Введение

Исходя из того, что мировая телекоммуникационная сеть превратилась в крупнейшую и наиболее сложную систему в мире, в 80-90_х годах телефонные сети стали брать на себя новые функции, ранее предоставляемые другими средствами (печатными изданиями, почтой, радио, телевидением).

Чтобы справиться с этими задачами операторам сетей и производителям телекоммуникационного оборудования потребовался новый подход, способный кардинально изменить все аспекты создания, эксплуатации и предоставления услуг. Проблема состояла в необходимости перехода от используемого в течении долгих лет консервативного подхода предоставления ограниченного перечня одинаковых услуг к созданию интеллектуальной платформы для введения широкого спектра нетрадиционных услуг с возможностью их модификации под индивидуальные требования клиента.

Подходы к решению обозначенного круга проблем были предложены в лабораториях Bell Systems в 80_х годах [1] и сформулированы в виде концепции интеллектуальной сети (Intelligent Network, IN) Международным союзом электросвязи (МСЭ) в 90_х годах [2]. Концепция представляет собой совокупность функциональных требований, интерфейсов и протоколов для поэтапного продвижения к долговременной целевой архитектуре IN. Эта совокупность специфицируется МСЭ в виде наборов возможностей (Capability Set, CS) для создания услуг, доступных в сети IN на данном этапе ее развития.

В отличие от традиционного подхода интеллектуальная сеть предполагает четкое разделение всех функций создания, модификации, предоставления, технического обслуживания и эксплуатации дополнительных услуг на небольшое число программных модулей со строго определенным перечнем функций, взаимодействие между которыми производится через стандартные интерфейсы. Кроме того, к предоставлению интеллектуальных услуг предъявляются жесткие требования: услуга, которую заказал абонент, должна быть предоставлена своевременно, на определенное время и с определенным качеством, а сеть должна быть надежной. Из изложенного вытекает задача реализации эффективной системы управления вызовами в IN.

В соответствии с рекомендациями ITU-T серии Q.1200 [2] для построения такой системы управления удобно использовать базовую модель состояний вызова (Basic Call State Model, BCSM), которая идентифицирует состояния вызова и всего процесса установления соединения, в которых допускается взаимодействие с логикой услуги IN.

BCSM состоит из двух частей: базового процесса обслуживания вызова на исходящей и входящей сторонах [3, 6], что обуславливает комплексный характер проводимых исследований в рамках построения системы управления вызовами в IN.

В данной части работы на основе BCSM анализируется возможность построения соответствующей модели управления вызовами на приемной или входящей стороне IN с использованием аппарата полумарковских процессов, что позволит более эффективно описывать и производить оценку различных параметров трафика интеллектуальной сети.

Раздел «Безопасность жизни и деятельности человека» выполняется с целью обеспечения безопасных условий труда при организации базовой модели управления вызовами на приемной стороне в интеллектуальной сети с использованием персональных ЭВМ в помещении исследовательской лаборатории контакт-центра.

В разделе технико-экономического обоснования дипломной работы для предварительной оценки затрат и экономической эффективности организации базовой модели управления вызовами на приемной стороне в IN путем проведения научно-исследовательской работы (НИР) рассчитываются предпроизводственные затраты и производится оценка совокупного научного и технического уровня НИР.

1. Анализ базовых концептуальных принципов и структуры построения интеллектуальных сетей

1.1 Этапы развития телекоммуникационных технологий, причины и условия перехода к интеллектуальным сетям

В историческом развитии сетей и услуг связи можно выделить четыре основных этапа (рис. 1.1). Каждый этап имеет свою логику развития, взаимосвязь с предыдущими и последующими этапами. Кроме того, каждый этап зависит от уровня развития экономики и национальных особенностей отдельного государства.

Рисунок 1.1 - Этапы развития сетей и услуг связи

Первый этап - построение телефонной сети общего пользования (ТФОП). В течение длительного времени каждое государство создавало свою национальную аналоговую ТФОП. Телефонная связь предоставлялась населению, учреждениям, предприятиям и отождествлялась с единственной услугой - передачей речевых сообщений. В дальнейшем по телефонным сетям с помощью модемов стала осуществляться передача данных. Тем не менее, и в настоящее время телефон остается основной услугой связи.

Второй этап - цифровизация телефонной сети. Для повышения качества услуг связи, увеличения их числа, повышения автоматизации управления и технологичности оборудования, промышленно развитые страны в начале 70_х годов начали работы по цифровизации первичных и вторичных сетей связи. Были созданы интегральные цифровые сети IDN (Integrated Digital Network), предоставляющие также в основном услуги телефонной связи на базе цифровых систем коммутации и передачи.

Третий этап - интеграция услуг. Цифровизация сетей связи позволила не только повысить качество услуг, но и перейти к увеличению их числа на основе интеграции. Так появилась концепция цифровой сети с интеграцией служб ISDN (Integrated Service Digital Network). Пользователю этой сети предоставляется базовый доступ (2B+D), по которому информация передается по трем цифровым каналам: два канала В со скоростью передачи 64 Кбит/с и канал D со скоростью 16 кбит/с.

Каналы В используются для передачи речевых сообщений и данных, канал D - для сигнализации и для передачи данных в режиме пакетной коммутации. Для пользователя с большими потребностями может быть предоставлен первичный доступ, содержащий (30B+D) каналов. В классическом виде концепция ISDN широкого распространения в мире не получила по нескольким причинам. Во-первых, оборудование ISDN достаточно дорого, чтобы стать массовым; во-вторых, пользователь постоянно оплачивает три цифровых канала; в-третьих, перечень услуг ISDN превышает потребности массового пользователя. Кроме того, при предоставлении услуг в сетях ISDN требуется весьма сложная обработка запросов, пересылка больших объемов данных с высокой скоростью. Если ресурсы, используемые для предоставления услуг, рассредоточены на многих объектах сети, то это приводит к недопустимым задержкам и искажениям информации при ее многократной пересылке от одной станции к другой [7].

Для преодоления этих недостатков необходимо использовать такую стратегию предоставления многообразных услуг, которая основывается на централизации наиболее сложной обработки данных и на использовании протоколов информационного обмена (Х.25, Frame Relay, ОКС №7, ATM) между элементами сети, гарантирующих высокие скорость и верность передачи информации. Поэтому интеграция услуг постепенно заменяться концепцией интеллектуальной сети.

Четвертый этап - интеллектуальная сеть IN (Intelligent Network). Эта сеть предназначена для быстрого, эффективного и экономичного представления информационных услуг массовому пользователю. Необходимая услуга предоставляется пользователю тогда, когда она ему требуется и в тот момент времени, когда она ему нужна. Соответственно и оплата за предоставленную услугу производится в течение этого интервала времени. Удовлетворение этих требований возможно лишь при построении сетей электросвязи на основе новой концепции, состоящей в том, что функции предоставления дополнительных видов обслуживания (ДВО) отделяются от основных услуг. Таким образом, быстрота и эффективность предоставления услуги позволяют обеспечить и ее экономичность, так как пользователь будет использовать канал связи значительно меньшее время, что позволит ему уменьшить затраты. В этом заключается принципиальное отличие интеллектуальной сети от предшествующих сетей - в гибкости и экономичности предоставления услуг.

Разработка технологии IN началась в 1990 г., а первые рекомендации ITU-T, посвященные интеллектуальным сетям, утверждены в 1992 г. (рекомендации Q.1201-Q.1203). Основная цель IN состоит в быстром, эффективном и экономичном предоставлении информационных услуг массовому пользователю.

В соответствии с рекомендациями ITU-T I.211 и І.212 вся совокупность услуг, предоставляемых сетью, делится на две группы: основные услуги и дополнительные виды обслуживания (ДВО). Основные услуги связаны с процессами установления соединений (при способе коммутации каналов), тарификации, организации виртуальных соединений (при способе коммутации пакетов), передачи пакетов между элементами сети. Основные услуги, как правило, редко изменяются и реализуются сетью при обслуживании каждого вызова.

Дополнительные услуги весьма разнообразны. В качестве примера можно привести следующие из них:

- универсальный номер доступа (Universal Access Number, UAN);

- персональный номер (Universal Personal Number, UPN);

- «служба 800» (Freephone, FPH).

Услуга UAN предоставляет возможность по единому номеру, закрепляемому, например, за предприятием, фирмой, банком, получить связь с требуемым пользователем. В процессе предоставления этой услуги IN запрашивает вызывающего абонента о требуемом подразделении, предлагает дополнительно набрать определенное число знаков номера и адресует вызов на свободный телефон (терминал). Вся требуемая для предоставления ДВО информация концентрируется в сетевых базах данных «интеллектуальной надстройки» коммутируемой сети (в частности, телефонной).

Услуга UPN подобна той, которой пользуются абоненты сетей подвижной связи. Абонент, желающий получить услугу UPN, регистрируется в IN и получает логический номер, по которому его можно отыскать независимо от того, где он находится. Для этого он, переезжая в другой населенный пункт страны или мира, сообщает IN номер (или номера) телефона, куда нужно переадресовать все входящие вызовы. Услуга FPH, относящаяся к «службе 800», обеспечивает установление местных и междугородных соединений с поставщиками информации (например, рекламными фирмами) и передачу информации за их счет. Услуги, относящиеся к ДВО, реализуются только по специальному запросу пользователя. Разные группы пользователей могут получать разные наборы ДВО. Элементом концепции IN является отделение функций управления основными услугами от управления ДВО.

1.2 Концепция, архитектура и свойства интеллектуальных сетей

Услуги могут быть отнесены к интеллектуальным, если при их предоставлении требуется использовать большие массивы данных и выполнять сложную обработку. Если при разработке и проектировании аппаратных и программных средств новых услуг не исходить из единой концепции, то затраты на их реализацию будут неоправданно велики. Поэтому современный подход к проектированию аппаратных и программных средств услуг основан на модульном принципе. Сущность его состоит в том, что все процедуры реализации услуг делят на законченные автономные модули услуг (МУ) - в терминологии IN независимые от услуг конструктивные блоки (Service Independent Block, SIB), не зависящие от видов услуг и друг от друга и представляющие собой законченные процедуры обработки запросов. Процедуры обмена между модулями услуг тоже стандартизируют. При таком подходе достаточно большой набор модулей позволяет создавать новые услуги путем сочетания имеющихся МУ и интерфейсных модулей. Программа реализации новой услуги будет простой и не потребует больших затрат. Лишь при проектировании экстраординарной по сложности услуги, реализация которой из имеющихся модулей невозможна, потребуется разработка новых модулей. Описанная концепция проектирования услуг интеллектуальных сетей предполагает использование языков программирования высокого уровня, обеспечивающих уменьшение затрат при вводе новых услуг. Таким образом, вторым элементом концепции IN является оригинальная методика структурного проектирования и реализации услуг.

Целью создания является интегрирование возможностей средств передачи и обработки данных для предоставления ДВО пользователям на базе традиционных средств телефонных сетей, сетей передачи данных и сетей связи с подвижными объектами. «Интеллект» таких сетей воплощается в скрытом от пользователя механизме выбора и предоставления услуг [8].

Прежняя стратегия ввода новых ДВО основывалась на замене старой (с меньшим набором ДВО) версии программного обеспечения (ПО) на всех узлах сети на новую (с новым набором ДВО). В IN добавление новых ДВО обеспечивается изменением программных средств в сетевой базе данных (БД) без изменения ПО на станциях и узлах сети. Однако такая индифферентность ПО станций к видам и составу ДВО подразумевает наличие на станциях сети средств доступа к ресурсам IN, а на одном из уровней распределения ресурсов IN - средств управления предоставлением ДВО [4, 5]. На рис. 1.2 показан пример расширения спектра ДВО в интеллектуальной сети. Для ввода новой услуги (выделено штриховкой) требуются изменения только в БД интеллектуальной сети.

Рисунок 1.2 - Расширение состава ДВО интеллектуальной сети

Характерны следующие свойства IN:

- наличие централизованных баз данных, в которых содержится исчерпывающая информация о сети и ее пользователях;

- доступ к БД с высокой скоростью;

- применение протоколов системы сигнализации №7 (ОКС №7) для связи разных компонентов сети и сетей друг с другом, обеспечивающих высокую верность обмена информацией;

- простота доступа к службам и БД при оперативном создании и модификации услуг и при предоставлении заказчикам доступа к данным, характеризующим обслуживание их запросов.

Интеллектуальные сети имеют следующие преимущества:

- контроль пользователем тех данных, которые характеризуют все нюансы обслуживания его запроса сетью;

- гибкость управления службами и услугами благодаря централизации данных в БД и высокой скорости обмена информацией в сети;

- упрощенный и оперативный ввод новых служб и услуг благодаря использованию модульного принципа проектирования и реализации новых услуг.

Структура интеллектуальной сети иерархичная, состоящая из четырех плоскостей (рис. 1.3). На одной из плоскостей этой иерархии размещают средства обработки запросов пользователей и реализации услуг. Такая централизация технологична в том отношении, что позволяет не распылять ресурсы. Однако она же требует высокой скорости транспортировки больших массивов данных между объектами разных плоскостей. Поэтому средства одной из плоскостей IN обеспечивают транспортировку сообщений с высокой скоростью и верностью.

Верхняя плоскость модели - плоскость услуг - представляет услуги так, как они «видны» конечному пользователю. Такое представление не содержит информации, относящейся к способу и деталям реализации услуги в сети. То, что услуга реализована в рамках IN, при представлении ее на плоскости услуг невидимо. Зато на этой плоскости видно, что услуги (services) компонуются из одной или из нескольких разных стандартизованных составляющих, каждую из которых пользователь воспринимает как одно из характерных свойств или, что то же самое, как один из атрибутов услуги (service features). Для каждого этапа стандартизации определяются совокупность таких составляющих и правила их использования.

Рисунок 1.3 - Структура интеллектуальной сети

Плоскость услуг в рамках структурной организации IN определяет подсистему административного управления (ПАУ) сетевыми ресурсами (Network Capabilities Manager, NCM).

Функциями ПАУ являются:

- предоставление технических средств эксплуатации и технического обслуживания интерпретаторам видов услуг (дистанционная загрузка программных средств, контроль работоспособности интерпретаторов вида услуг (ИВУ), дистанционное восстановление данных и техобслуживание);

- коммерческое управление (предоставление абонентам возможности пользоваться данными одной или нескольких служб).

Подсистема административного управления содержит собственную сетевую информационную БД (СИБД) и может вести обмен с внешними БД через сеть коммутации пакетов по протоколу Х.25, Frame Relay или по протоколу системы сигнализации ОКС №7. Эта подсистема обеспечивает управление ресурсами сети, необходимыми для предоставления ДВО, интерпретацию вида ДВО. Для связи с ИВУ используется сеть с коммутацией пакетов (КП).

Глобальная функциональная плоскость описывает возможности сети, которые необходимы разработчикам для внедрения услуг. Здесь находятся сетевые информационные базы данных, в том числе и внешние БД, в которых хранятся данные о номерах абонентов, категориях обслуживания, адресах, параметрах маршрута установления соединения и др., и программы реализации услуг - ПРУ (Service Logical Programs, SLP).

Каждой услуге соответствует своя ПРУ, которая составляется из модулей услуг - независимых от услуг конструктивных блоков SIB, одним из которых является SIB, реализующий базовый процесс обслуживания вызова - БПОВ (Basic Call Process, ВСР). BCP взаимодействует с другими блоками посредством точек инициации (Point of Initiation, POI) и завершения (Point of Return, POR). Если в процессе обработки вызова встретится одна из точек инициации, то это приводит к определенной последовательности обращений к блокам SIB. По завершении этой последовательности обращений осуществляется воздействие на процесс обработки вызова, зависящее от точки завершения. В результате такого взаимодействия может быть обеспечена услуга или компонент услуги. Определенные на верхней плоскости услуги декомпозируются на компоненты и на глобальной функциональной плоскости объединяются в один или несколько SIB, которые при взаимодействии определяют глобальную логику услуги GSL (Global Service Logic).

Таким образом, конкретная ПРУ определяет тип и последовательность действий для реализации какой-либо услуги.

Распределенная функциональная плоскость описывает функции, реализуемые узлами сети, которая здесь рассматривается как совокупность функциональных элементов (Functional Entity, FE), порождающих информационные потоки. Также на этой плоскости виден тот факт, что реализация услуги в среде IN производится программными средствами распределенным образом. Каждый FE может выполнять целый ряд определенных для него действий (Functional Entity Actions, FEAs). Одно и то же FEA может быть определено для нескольких разных FE, однако любое FEA выполняется всякий раз только каким-то одним FE.

На распределенной функциональной плоскости функционирует интерпретатор вида услуги - ИВУ (Service Logic Interpreter, SLI). Он выполняет в реальном времени функции обработки запросов для одной или многих служб. Запросы на предоставление услуги поступают в ИВУ от пунктов коммутации услуг (ПКУ). Основная функция ИВУ - контроль реализации протокола услуги, при этом необходим обмен с БД соответствующей службы.

Рассмотренные выше независимые конструктивные блоки SIB представляются на распределенной функциональной плоскости в виде последовательностей действий, выполняемых функциональными объектами. Некоторые такие действия связаны с обменом информацией между объектами, что отображено на этой плоскости в виде информационных потоков.

Физическая плоскость представляет физические элементы (Physical Entities, РЕ) сети, в которой реализована концепция IN. Этими РЕ могут быть коммутационные станции, выполняющие функции пунктов коммутации услуг - ПКУ (Service Switching Point, SSP). Пункт коммутации услуги распознает запросы на предоставление ДВО по коду (префиксу), набираемому пользователем, и формирует заявки к ИВУ. Средства ПКУ являются ведомыми по отношению к ИВУ. Команды, поступающие от ИВУ, определяют последовательность обработки запроса на предоставление услуги.

Для предоставления ДВО пользователям, независимо от того в какую из станций они включены (к средствам коммутационного узла существующей местной сети общего пользования или ведомственной (частной) сети), необходимо добавить модуль ПКУ. Кроме того, для охвата новыми услугами возможно большего количества пользователей, не являющихся абонентами ISDN, необходимы специальные средства взаимодействия с пользователем во время подготовки к предоставлению услуги (например, распознаватели и синтезаторы речи) - так называемая интеллектуальная периферия (ИП).

Если абонент включен в цифровую АТС, то функции ПКУ реализуются на этой же станции. Пользователи могут иметь доступ к ПКУ как с помощью телефонного аппарата, так и с помощью персонального компьютера. Если абонент включен в АТС, где нет ПКУ, то доступ к IN реализуется по межстанционным каналам, проложенным между данной АТС и узлом сети, где имеется ПКУ.

Таким образом, на основании вышеизложенного и приведенной на рис. 1.3 структуры интеллектуальной сети можно выделить ее следующие основные узлы с учетом определений, данных в рекомендации ITU-T Q.1205 [9].

1) SSP - узел коммутации услуг, представляющий собой АТС с соответствующей версией программного обеспечения и выполняющий функцию управления вызовом и функцию коммутации услуги. На рис. 1.3 данные узел представлен как пункт коммутации услуги (ПКУ).

2) SCP (Service Control Point) - узел управления услугами (контроллер услуг), делает возможной работу с базой данных с транзакцией в реальном масштабе времени (РМВ). SCP интерпретирует поступающие запросы, обрабатывает данные и формирует соответствующие ответы. На рис. 1.3 данные узлы представлены как интерпретаторы вида услуги (ИВУ).

3) SDP (Service Data Point) - узел базы данных услуг, содержащий данные, используемые программами логики услуги, чтобы обеспечить индивидуальность услуги. На рис. 1.3 данные узлы представлены как внешние БД, содержащие программы реализации услуг (ПРУ).

4) IP (Intelligent Peripheral) - интеллектуальные периферийные устройства, представляющие собой независимые от используемых приложений устройства интеллектуальных ресурсов, обеспечивающие дополнительные к SSP возможности. На рис. 1.3 эти устройства показаны в виде блоков интеллектуальной периферии (ИП).

5) SMP (Service Management Point) - узел менеджмента услуг, реализующий функции административного управления пользователями и / или сетевой информацией, включающей данные об услугах и программную логику услуги. Данный узел, как показано на рис. 1.3, реализует подсистему административного управления сетевыми ресурсами (ПАУ).

6) SCEP (Service Creation Environment Point) - узел создания услуг, выполняет функцию среды создания услуг и служит для разработки, формирования и внедрения услуг в пункте их обеспечения SMP, то есть является в рамках рассмотренной концептуальной структуры IN сетевой информационной БД (СИБД) (рис. 1.3).

В соответствии с вышеизложенным, обобщенно структуру сети, представляющую интеллектуальные услуги, можно классифицировать по времени выполнения и по функциональному назначению.

1.3 Аппаратные и программные средства IN

Для функционирования IN необходимы специфические аппаратные и программные средства. Аппаратные средства ПКУ и ИВУ представляют собой отдельные стативы с дисковыми накопителями и накопителями на магнитных лентах. В состав аппаратных средств ПАУ входят ЭВМ, терминалы администратора, накопители большой емкости. Программные средства IN обеспечивают обработку вызовов, требующих предоставления ДВО. Реализация ДВО в реальном времени возможна благодаря высокоскоростному информационному обмену между ПКУ, ИВУ и ПАУ через транспортные сети с КП. На рис. 1.4 показаны средства определения вида ДВО, последовательности действий при предоставлении услуги и контроля необходимых стандартных или специальных операций.

Рисунок 1.4 - Средства предоставления ДВО

1.4 Информационный обмен и предоставление интеллектуальных услуг в IN

1.4.1 Услуги интеллектуальной сети и их свойства

В основе архитектуры интеллектуальной сети лежит определение так называемых наборов возможностей (Capability Sets, CS), описывающих услуги, предоставляемые IN [3-5]. В России и в Украине наиболее распространены услуги набора CS_1, описанного в рекомендации ITU-T Q. 1211 [10], поэтому их целесообразно рассмотреть подробнее.

В рекомендациях ITU-T Q.1211 различают два термина «service» - услуга, и «service feature» - компонент (свойство) услуги.

Согласно рекомендации ITU-T Q.1290 услугой является самостоятельное коммерческое предложение, характеризуемое одним или более компонентами (возможностями), открытыми для дополнения. Компонент услуги является ее специфической частью, который в совокупности с другими услугами и компонентами услуг может составлять часть самостоятельного коммерческого предложения, определяя составляющую, которая может быть различима пользователем.

Согласно Q.1211 набор CS_1 включает 25 видов услуг, которые должны поддерживаться сетями ТФОП, ISDN и PLMN (Public Land Mobile Network - сеть связи с подвижными системами). Наиболее распространенные сегодня виды услуг представлены в таблице 1.1, где кроме англоязычного термина и аббревиатуры даются их значения и краткие пояснения.

Следует отметить, что определение набора услуг является одним из первых этапов при создании IN в конкретном регионе и зависит от требований, сложившихся на местном рынке услуг связи.

Таблица 1.1 - Услуги набора CS_1

Аббревиатура	Термин	Значение
ААВ	Automatic Alternative Billing (Автоматический альтернативный биллинг)	Предоставляет возможность вести учет стоимости разговора с любого ТА с помощью специальной системы биллинга, не имеющей отношения к линиям вызывающего и вызываемого абонентов.
ABD	Abbreviated Dialing (Сокращенный набор)	Услуга предоставляет пользователю осуществление вызова, используя, например, номер из 4_х цифр, даже в том случае, когда вызывающий и вызываемый абоненты обслуживаются разными коммутаторами.
АСС	Account Card Calling (Вызов по предоплаченной карте)	Предоставляет возможность оплачивать разговор с любого ТА с помощью счета, указываемого набором дополнительного номера.
ССС	Credit Card Calling (Вызов по кредитной карте)	Позволяет выполнять любые вызовы с любого ТА, оплачивая их по кредитной карте.
CD	Call Distribution (Распределение вызовов)	Дает возможность направлять вызовы на другие номера в соответствии с программой переадресации и приоритетами
CF	Call forwarding (Направленный вызов)	Пользователь может направлять поступившие к нему вызовы на терминал с другим номером. Включение и отключение услуги осуществляется самим пользователем.
CON	Conferencing (Телефонная конференция)	Услуга позволяет нескольким абонентам принять участие в одном разговоре.
CRD	Call Rerouting Distribution (Перемаршрутизация вызова)	Позволяет получать все входящие вызовы даже при занятом номере или других трудностях с установлением соединения (все вызовы, включая пейджерные сообщения и электронную почту, переводятся на другой номер и ставятся на автоответчик или в очередь).
FMD	Follow-me diversion (Функция «следуй за мной»)	Позволяет сохранить доступ к абоненту при его перемещении.
FPH	Freephone (Бесплатный вызов)	Бесплатная телефонная служба, или «свободный телефон». Разговор при данном типе вызова состоится, если вызываемый абонент согласится его оплатить (в США эта услуга называется «Служба 800»).
MAS	Mass Calling (Опрос населения)	Позволяет проводить опросы населения по телефону. Абонент после вызова слышит объявление и просьбу набрать одну из нескольких цифр на телефоне, чтобы выразить свое предпочтение. Все ответы регистрируются.
MCI	Malicious Call Identification (Идентификация вызова злоумышленников)	Позволяет выявить злоумышленников, записывая коды вызывающего и вызываемого абонентов и время вызова, удерживая вызов и сообщая оператору.
OCS	Originating Call Screening (Ограничение исходящей связи)	Дает возможность вводить ограничения на исходящую связь в определенное время или в соответствии с другими условиями.
PRM	Premium Rate (Приплата, передача части оплаты вызываемому абоненту)	Позволяет пользоваться информационными услугами с дополнительной оплатой (часть стоимости вызова оплачивает вызывающая сторона, выступающая в роли поставщика дополнительной услуги, т.е. пользователь оплачивает стандартные телефонные услуги и дополнительные услуги.
SPL	Split charging (Перераспределение оплаты)	Позволяет распределять оплату за разговор между абонентами.
VOT	Televoting (Телефонное голосование)	Дает возможность посылать вызов на конкретный номер с последующим речевым сообщением или дополнительным набором определенного кода.
VPN	Virtual Private Network (Виртуальная частная сеть)	Часть имеющихся линий связи и коммутаторов объединяются в частную сеть, функционирование которой определяется пользователем, в том числе номера для пользователей этой сети, их права и приоритеты, маршрутизация вызовов и т.д.
UAN	Universal Access Number (Универсальный номер)	Данная услуга дает возможность пользователю, имеющему несколько географически распределенных терминальных устройств, быть доступным другим пользователям по единому универсальному номеру в соответствии с определенной им маршрутизацией входящих вызовов.
UPT	Universal Personal Telecommunication (Универсальная персональная связь)	Позволяет абоненту пользоваться входящей и исходящей связью по единому номеру при его перемещении вне зависимости от сетевой инфраструктуры и местоположения.

Услуги, предоставляемые набором возможностей CS_1 имеют в общем 38 свойств. Согласно Q.1211 кратко охарактеризуем некоторые основные из них.

1) ABD (Abbreviated Dialing) - сокращенный набор номера. Это свойство помогает, в частности, реализовать услугу Virtual Private Network (VPN).

2) AUTZ (Authorization Code) - код авторизации, например, набором пароля (PIN_кода) пользователь получает доступ к сети при использовании кредитной карты, а в сети VPN может снять ограничения на доступные ему номера вызываемых пользователей. Разные наборы привилегий могут иметь разные коды. Один и тот же код может быть предоставлен многим абонентам VPN.

3) AUT (Authentication) - аутентификация, установление личности вызывающего пользователя с целью предоставления ему доступа к каким-то ресурсам телефонной сети.

4) CD (Call Distribution) - автоматическое распределение входящих вызовов между двумя или более пользователями в заданной пропорции.

5) CFC (Call Forwarding on Busy/Don't Answer) - переадресация при условии занятости или не ответа вызываемого пользователя.

6) GAP (Call Gapping) - автоматическое прореживание вызовов, направляемых к пользователю, в частности, для предупреждения перегрузки на сети.

7) LIM (Call Limiter) - ограничитель вызовов, ограничение максимального числа одновременно входящих (удерживаемых) вызовов. В частности, максимальное число (порог) может меняться в реальном времени.

8) LOG (Call Logging) - запоминание входящих вызовов к какому-то заданному номеру.

9) CRG (Customized Ringing) - абонент услуги может заказать различный вызывной сигнал для заданного списка А-номеров.

10) ONE (One Number) - единый номер (на несколько линий). Абонент услуги может задавать, какие вызовы, с какой линией соединять.

11) ODR (Origin Dependent Routing) - позволяет абоненту услуги принять или отклонить вызов в зависимости от географического адреса вызова.

12) OCS (Originating Call Screening) - высвечивает на индикаторе номер входящего вызова, если он включен в заданный список, учитывая при этом географический адрес А-номера, время суток и т.п.

13) PRMC (Premium Charging) - передача части оплаты за разговор вызываемому пользователю.

14) REVC (Reverse Charging) - оплата за счет вызываемого пользователя.

1.4.2 Информационный обмен в IN

Процессы предоставления интеллектуальных услуг (ИУ) протекают в разных, рассредоточенных по территории сети, подсистемах IN, поэтому они должны быть строго согласованы. Потребность в предоставлении ИУ распознается на АТС, где имеется ПКУ, по коду, набираемому пользователем. Запрос предоставления ИУ ПКУ направляет через транспортную сеть в ИВУ. Здесь происходит определение вида ИУ. Если в ИВУ имеется собственная БД, то из нее считываются необходимые данные и ПРУ. Выполнение программы предоставления ИУ в соответствии с ее ПРУ осуществляется на АТС с программным управлением. Если в ИВУ нет собственной БД ИУ, то запрос передается через транспортную сеть во внешнюю БД (рис. 1.3). Задержка предоставления ИУ существенно зависит от скорости передачи информации между ПКУ и ИВУ и между ИВУ и БД. Поэтому реализация IN целесообразна на базе ISDN, в которой данные, необходимые для предоставления ИУ, передаются между элементами сети со скоростями не ниже, чем 64 Кбит/с.

Как уже упоминалось, каждый вызов, требующий предоставления ИУ, опознается в ПКУ. Здесь генерируется отчет со всеми параметрами вызова. Отчет в виде сообщения передается через сеть сигнализации (по протоколу ОКС №7) интерпретатору вида услуги, и проверяется возможность реализации услуги путем посылки запроса через транспортную сеть в ПАУ. В соответствии с требуемым видом услуги выполняется поиск ПРУ и сопровождающих данных в СИБД или во внешней БД. Интерпретатор вида услуги получает подтверждение о реализуемости запрошенной услуги и начинает контроль ее реализации путем обмена в реальном времени с ПКУ. Информационный обмен между ПКУ, ИВУ и ПАУ не требует специальных каналов (эти объекты IN являются узлами транспортной сети) и установления соединений и относится к транзакционному типу обмена в сети с коммутацией пакетов. Транзакция - это одноразовая обработка запроса, предполагающая передачу ответа источнику запроса о полученном результате. Каждый ПКУ обычно адресует запросы к одному ИВУ, последний может поддерживать несколько ИУ. Один ПАУ тоже может поддерживать несколько ИУ. В целях уменьшения задержки ресурсы для реализации конкретной ИУ предоставляются только одним ПАУ, если на сети их несколько.

1.4.3 Предоставление ИУ в IN

Рассмотрим процесс предоставления ИУ на примере «услуги 800». Как было отмечено, оплата за обмен в этом случае возлагается на вызываемого абонента. На рис. 1.5 показан обмен между уровнями IN при предоставлении данной услуги.

Рисунок 1.5 - Пример обмена в IN при предоставлении ДВО

Пусть абонент А, являющийся пользователем цифровой АТС, просит предоставить «услугу 800» путем набора номера 800-2345678. На этой АТС модуль ПКУ определяет по коду 800 требование на ИУ и передает запрос в ИВУ через сеть сигнализации. Запрос от ПКУ интерпретируется в ИВУ по логическому номеру заказанной услуги 2345678 как заявка на оплату разговора за счет вызываемого абонента.

Частная фирма, абонент или государственная организация по согласованию с администрацией сети получают логический номер, который заносится в СИБД. Ему ставится в соответствие определенный набор номеров телефонов, к которым может быть установлено соединение при реализации данной услуги. В приведенном примере логическому номеру 2345678 сопоставлен физический сетевой номер телефона абонента Б: 6-54-32-10. Если в пункте, где находится ИВУ, нет требуемой БД с необходимыми данными, то здесь формируется запрос для считывания данных из СИБД. Этот запрос передается через сеть сигнализации. Обмен с СИБД относится к типу транзакции. До завершения ориентирования в IN по поводу всех деталей предоставления ИУ абонент ожидает начала обслуживания, получая соответствующий оповещающий сигнал. Система управления СИБД обеспечивает считывание физического сетевого номера абонента Б. Пусть результатом пересчета логического номера 2345678 в физический будет номер абонента Б: 6-54-32-10. Сообщение об этом номере и ПРУ передаются из СИБД в ИВУ и далее в ПКУ на АТС к которой подключен абонент А. Здесь будет установлено соединение с абонентом Б с помощью стандартных средств и протоколов коммутируемой сети, а программа реализации услуги позволит начислить оплату за ИУ абоненту Б.

1.5 Особенности, назначение и архитектура прикладного протокола интеллектуальной сети

1.5.1 Функции узлов, функциональные связи и интерфейсы интеллектуальной сети

Узлы IN, как правило, выполняют одну или несколько функций, которые можно разделить на три основные категории: функции, относящиеся к управлению вызовом; функции, относящиеся к управлению услугами и функции, обеспечивающие услуги (эксплуатационная поддержка и администрирование сети). Данные функции определены в табл. 1.2.

Взаимодействие отдельных функциональных блоков IN осуществляется через стандартизированные эталонные точки и соответствующие им интерфейсы, которые образуют функциональные связи интеллектуальной сети.

Таблица 1.2 - Функции узлов IN

Аббревиатура	Термин	Значение
1	2	3
Функции, относящиеся к управлению вызовом
SSF	Service Switching Function (Функция коммутации услуг)	Обеспечивает интерфейс между SCF и CCF
SRF	Specialized Resources Function (Функция специализированных ресурсов)	Обеспечивает доступ сетевых объектов к различным категориям сетевых средств (речевой автоинформатор, мосты конференц-связи и т.п.)
CCF	Call Control Function (Функция управления вызовом)	Обеспечивает традиционные возможности обслуживания вызовов
CCAF	Call Control Agent Function (Функция управления доступом вызова)	Обеспечивает доступ пользователя в сеть, т.е. является интерфейсом между пользователем и функцией CCF
Функции, относящиеся к управлению услугами
SCF	Service Control Functin (Функция управления услугами)	Определяет логику услуг IN и управляет услугой, связанной с выполняемым процессом
SDF	Service Data Function (Функция поддержки данных услуг)	Управляет доступом услуг к базам данных сети и обеспечивает контроль данных. Обеспечивае логическую связь функции SCF с данными, «закрывая» от нее их реальное представление
Функции, относящиеся к обеспечению услуг
SCEF	Service Creation Environment Function (Функция среды создания услуг)	Используется для спецификации, создания, тестирования и загрузки программ логики услуг IN
SMAF	Service Management Access Function (Функция доступа к системе эксплуатационной поддержки и администрирования услуг)	Обеспечивает интерфейс к функции SMF.
SMF	Service Management Function (Функция эксплуатационной поддержки и администрирования услуг)	Обеспечивает предоставление услуг IN и административное управление услугами.

Эталонные точки, представлены на рис. 1.6 и соответствуют функциональным интерфейсам, приведенным в табл. 1.3.



Рисунок 1.6 - Функциональные связи и эталонные точки IN для CS_1

Таблица 1.3 - Функциональные интерфейсы интеллектуальной сети

Эталонная точка	Интерфейс	Эталонная точка	Интерфейс
А В С D Е F G	CCAF-CCF CCF-CCF CCF-SRF SSF-SCF SCF-SRF SCF-SDF SMF-SCF	Н I J К L М	SMF-SDF SMF-SRF SMF-SMAF SMF-SCEF SSF-CCF SMF-SSF

Для CS_1 определены только три из приведенных на рис. 1.6 связей, а именно D, Е и F. Возможности управления требуются только для первых шести из приведенного списка функциональных связей (т.е. для связей А, В, С, D. E и F). Функциональная связь в некоторой опорной точке может предусматривать один или несколько классов управления. Любое сочетание функциональной связи и класса управления называется управляющей связью. Управляющая связь обозначается строкой вида <буква>.<цифра> [4, 11], где <буква> обозначает функциональную связь, а <цифра> - класс управления. Определено четыре класса управления:

- класс 1: средства управления соединением;

- класс 2: средства управления обслуживанием вызова;

- класс 3: средства управления услугой IN;

- класс 4: средства эксплуатационного управления.

Например, D.3 означает управляющую связь между функциональными элементами SSF и SCF для класса управления 3.

1.5.2 Назначение, основные понятия и особенности протокола INAP

Как было показано, принципы создания, предоставления, и управления услугами в рамках архитектурной концепции IN определяются концептуальной моделью, содержащей четыре плоскости (рис. 1.3). На распределенной функциональной плоскости модели действия, выполняемые разными блоками SIB, объединяются в группы, называемые функциональными объектами. При внедрении услуг интеллектуальной сети эти функциональные объекты могут гибко распределяться по физическим элементам сети - узлам IN. В процессе предоставления услуг IN функциональные объекты из разных физических элементов взаимодействуют друг с другом, причем взаимодействие происходит в форме диалога: один функциональный объект запрашивает выполнение операции, а другой выполняет ее и возвращает первому результат [12].

Все необходимые для этого связи между физическими элементами сети осуществляются через стандартизованные интерфейсы (рис. 1.6). Специально для поддержки информационных потоков между узлами IN специфицирован прикладной протокол интеллектуальной сети INAP (Intelligent Network Application Protocol), который определяет синтаксис и семантику вызываемых операций, назначение и порядок их обработки. Данный протокол поддерживается системой сигнализации ОКС №7 и цифровой абонентской системой сигнализации DSS1.

Протокол INAP представляет собой прикладной протокол, т.е. протокол 7_го уровня модели взаимодействия открытых систем (ВОС). Он предоставляет услуги для поддержки взаимодействия между прикладными процессами (АР - Application Process), происходящими в узлах IN (например, в SSP, SCP, IP). Прикладной процесс является самым верхним уровнем абстрактного представления в INAP и описывает обработку запроса услуги в узле сети. Один прикладной процесс может использовать несколько прикладных объектов (Application Entity, АЕ), каждый из которых поддерживает специфический набор функций (например, SSF АЕ, SRF АЕ, SCF АЕ), обеспечивающих взаимодействие с удаленными прикладными процессами.

АЕ представляет собой абстрактное описание функций, которые могут быть востребованы прикладным процессом АР для взаимодействия с удаленным АР. АЕ содержит определение каждой функции и правила использования этих функций. Базовым компонентом объекта АЕ является прикладной сервисный элемент (Application Service Element, ASE).

ASE объединяет в себе группу логически связанных функций, которые, в соответствии с рекомендацией ITU-T Q.775, могут быть использованы более чем одним АЕ. Применительно к интеллектуальной сети, ASE представляют собой набор спецификаций процедур обслуживания вызова, известных как операции, например InitialDP и др. Если в SSF, например, обнаружена точка DP, инициализирующая услугу и требующая участия SCF, то функция SSF формирует сообщение, которое называется InitialDP Operation, и посредством подсистемы транзакций ТСАР (Transaction Capabilities Application Part), где, в свою очередь, еще выделены два подуровня, начинается сеанс связи с соответствующими уровнями протоколов контроллера SCP. При этом используются, как будет показано дальше, также подсистема контроля соединений сигнализации системы сигнализации ОКС №7.

Прикладной процесс (например, в SSP) устанавливает логическую связь (так называемую ассоциацию), пользуясь которой, он будет взаимодействовать с другим прикладным процессом (например, в SCP), после чего начинается операций. Существуют определенные правила, в соответствии с которыми устанавливается порядок выполнения операций. За последовательность операций в ASE отвечает специальная функция. Если существует всего одна ассоциация, это - функция управления одиночной (отдельной) ассоциацией SACF (Single Association Control Function). Если одновременно имеется несколько ассоциаций, необходима синхронизация взаимодействия во всех установленных ассоциациях, которую обеспечивает общая для всех SACF функция управления множеством ассоциаций (Multiple Association Control Function, MACF).

Все средства (ассоциация, относящиеся к ней ASE, функции SACF), которые поддерживают диалог между двумя функциональными объектами, размещенными в разных узлах IN (например, диалог между SSF и SCF), образуют объект одиночной логической связи SAO (Single Association Object). На рисунке 1.7 приведена структура прикладного объекта AE.

Рисунок 1.7 - Структура прикладного объекта AE

Так, например, какой-либо абонент хочет получить обычную телефонную связь с другим абонентом. Будем рассматривать процесс организации этой связи как прикладной процесс (АР). При этом телефонный аппарат будет прикладным объектом (АЕ), который содержит следующие прикладные сервисные элементы (ASE): рычаг аппарата - «ASE - Рычаг», клавиши для набора цифр - «ASE - Цифры», клавиши для набора специальных символов - «ASE-*, #» и т.п. Все эти ASE участвуют в установлении соединения через телефонную сеть, иными словами, в создании ассоциации. Функции управления одиночной ассоциацией - SACF - должны в этом случае содержать, например, правило, говорящее о том, что перед набором номера трубка должна быть снята с рычага. Если телефонный аппарат поддерживает соединения по двум линиям, то нужны еще и функции управления множеством ассоциаций MACF, которые содержат правила переключения с одной линии на другую, а также правила объединения или разделения линий.

Протокол INAP является пользователем протокола ROSE (Remote Operations Service Element - сервисный элемент удаленных операций), определенного в рекомендациях ITU-T X.219 и Х.229, в том смысле, что INAP использует для переноса своей информации блоки данных протокола ROSE. Протокол ROSE содержится внутри подуровня компонентов ТСАР системы сигнализации ОКС №7 (ITU-T Q.771-775) и DSS1 (ITU-T Q.932) и является стандартизованным прикладным сервисным элементом. Поскольку ROSE предоставляет услуги вызова удаленных процедур, он используется во многих приложениях с распределенной обработкой. Для него определены четыре типа блоков данных протокола (Protocol Data Unit, PDU):

- Invoke - обращение;

- Return Result - возврат результата;

- Return Error - возврат ошибки;

- Reject - отказ.

Последним понятием, относящимся к определению прикладного протокола, является прикладной контекст (Application Context, АС). Формально прикладной контекст может быть определен как набор ASE и правил, которые должны соблюдаться при взаимодействии прикладных процессов друг с другом. Прикладной процесс, который инициировал взаимодействие, предлагает один или более контекстов в блоке данных (PDU) и получает ответ, в котором возможность использования контекста либо подтверждается, либо отвергается, либо предлагается другой контекст. В последнем случае текущая ассоциация должна быть закрыта, и открыта новая для представления нового набора прикладных контекстов.

Таким образом, охарактеризовав протокол в INАР соответствии с вышеприведенными понятиями прикладного процесса, прикладного объекта, прикладного сервисного элемента, прикладного контекста, а также протоколов ROSE и PDU, рассмотрим и проанализируем особенности протокола INAP.

1) Услуги, предоставляемые протоколом INAP.

Семантика услуг, предоставляемых протоколом INAP, определена на распределенной функциональной плоскости концептуальной модели IN. Основной задачей протокола INAP является перенос информации, которой обмениваются функциональные объекты FE и которая определена в информационных потоках IF и в соответствующих информационных элементах IE. Отличительной особенностью протокола INAP в данном случае является то, что он отвечает за обмен информацией между функциональными объектами ЕЕ, а не физическими объектами - узлами интеллектуальной сети. В частности, рекомендация ITU-T Q.1208, в которой изложены ключевые принципы архитектурной концепции IN гласит: «Протоколы должны быть определены таким образом, чтобы функциональные объекты можно было размещать по физическим элементам любым способом по желанию операторов и производителей оборудования» [13].

2) Словарь INAP.

Словарь протокола INAP состоит из операций, поддерживаемых протоколом ROSE, и их параметров, которые, в свою очередь, соответствуют представленным на распределенной функциональной плоскости информационным потокам и информационным элементам [3, 4].

3) Кодирование INAP.

Рекомендация ITU-T Q.I208 предписывает использовать для кодирования протокола INAP язык абстрактных описаний - ASN. 1. Язык ASN. 1 подобен языку Pascal и предназначен для независимого от кодирования определения блоков данных PDU прикладного уровня, которые, сами по себе, являются структурами данных. Язык ASN.1 содержит набор элементарных типов данных и способов создания структурированных типов данных из элементарных типов данных [4].

3) Процедуры INAP.

Процедуры протокола INAP выполняют функции синхронизации действий относящихся как к приему, так и к передаче сообщений между взаимодействующими объектами. Однако процедуры вызывают основные проблемы в процессе распределенной обработки. В то время как ошибки в синтаксисе протокола могут быть легко обнаружены и откорректированы человеком, нарушения в синхронизации являются настолько сложными, что их фактически невозможно выявить на стадии проектирования. Это ведет к непредсказуемому поведению системы, вследствие чего нормальную ситуацию бывает невозможно восстановить.

В рекомендациях ITU-T процедуры протокола обычно специфицируются двумя методами: стрелочными диаграммами (MSC_диаграммы) и описанием на языке SDL. MSC_диаграммы наглядно показывают общую картину обмена сообщениями между взаимодействующими объектами и служат для иллюстрации основной идеи протокола. Но с их помощью невозможно отразить все многообразие сочетаний сообщений, учитывающее все возможные ошибочные случаи. Описания на языке SDL охватывают все возможные ситуации; а также существуют специальные отладочные средства, позволяющие проверить правильность разработанных SDL_описаний. Отмеченные достоинства разумеется, сказываются на объеме SDL_описаний и их обозримости. Данные обстоятельства наглядно иллюстрирует приложение к обновленной редакции Q.1218, в котором содержится полный набор SDL_описаний всех процедур относящихся к набору CS_1 [14].

На основании изложенных понятий и особенностей, касающихся протокола INAP, перейдем к рассмотрению архитектурных принципов реализации данного протокола.

1.5.3 Архитектура прикладного протокола интеллектуальной сети

Чтобы блоки данных протокола PDU могли достичь физического пункта назначения независимо от того, в какой сети он находится, INAP использует адресацию подсистемы SCCP (Signaling Connection Control Part - подсистема управления соединением сигнализации) системы сигнализации ОКС №7 (параметр «глобальный заголовок») и подсистему МТР (Message Transfer Part - подсистема передачи сообщений) - поле «код пункта сигнализации». Выбор номеров подсистем SSN (Subsystem Numbers), присваиваемых INAP внутри узла, производится оператором сети по своему усмотрению Соответствующая архитектура протокола INAP представлена на рисунке 1.8.