ما هو نظام IP للوسائط المتعددة في شبكات الحاسوب IMS

تعمل بنية النظام الفرعي للوسائط المتعددة (IMS) على تفكيك الشبكة إلى طبقات تطبيق وتحكم ونقل متميزة مع واجهات قياسية لتعزيز قابلية التوسع والمرونة وقابلية التوسع.

ما هو نظام IP للوسائط المتعددة IMS

نظام (IP) للوسائط المتعددة (IMS): هو إطار معماري قائم على المعايير لتقديم خدمات اتصالات الوسائط المتعددة مثل الرسائل الصوتية والمرئية والنصية عبر شبكات (IP)، كما يتم إنشاء مواصفات (IMS) في الأصل بواسطة مشروع شراكة الجيل الثالث (3GPP)؛ لتوحيد تنفيذ الجيل التالي من شبكات المحمول.

• “IMS” هي اختصار لـ “IP-Multimedia-System”.

• “3GPP” هي اختصار لـ “3rd-Generation-Partnership-Project”.

• “IP” هي اختصار لـ “Internet-Protocol”.

وظائف نظام IP للوسائط المتعددة IMS

يتيح (IMS) اتصالات وسائط متعددة آمنة وموثوقة بين أجهزة متنوعة عبر شبكات متنوعة، بحيث يوفر النموذج المعماري بنية تحتية موحدة، وآليات مشتركة للتحكم في الجلسات ومعالجتها وتوجيهها وإدارتها فضلاً عن تنفيذ ضوابط المصادقة والتفويض والمحاسبة، كما تتضمن مواصفات (IMS) توصيات فريق عمل هندسة الإنترنت (IETF) المستخدمة على نطاق واسع، مثل بروتوكول بدء الجلسة (SIP) لإشارات التحكم في الجلسة.

غالباً ما يشار إلى طبقة التحكم باسم (IMS core)، وهي حجر الزاوية في البنية المسؤولة عن تنظيم تدفقات الاتصالات، بحيث تشمل العناصر الوظيفية الرئيسية لطبقة التحكم ما يلي:

1- وظيفة التحكم في جلسة المكالمة CSCF

هي قلب بنية (IMS)، وهي المسؤولة عن التحكم في الجلسات بين نقاط النهاية ويشار إليها باسم المحطات الطرفية في مواصفات (IMS) والتطبيقات.

• “IETF” هي اختصار لـ “Internet-Engineering-Task-Force”.

• “CSCF” هي اختصار لـ “Call-Session-Control-Function”.

• “SIP” هي اختصار لـ “Session-Initiation-Protocol”.

2- خادم مشترك الصفحة الرئيسية HSS

قاعدة البيانات الرئيسية التي تحتفظ بجميع معلومات ملف تعريف المستخدم المستخدمة لمصادقة المشتركين وتفويضهم.

• “HSS” هي اختصار لـ “Home-Subscriber-Server”.

3- بوابة الإشارة SGW ووظيفة التحكم في بوابة الوسائط MGCF

توفر إمكانية التشغيل البيني مع (PSTN).

• “PSTN” هي اختصار لـ “Public-switched-telephone-network”.

• “MGCF” هي اختصار لـ “media-gateway-controller-function”.

• “SGW” هي اختصار لـ “signaling-gateway”.

4- وظائف موارد الوسائط MRF

توفر وظائف متعلقة بالوسائط مثل تشغيل النغمات والإعلانات الرقمية.

• “MRF” هي اختصار لـ “Media-Resource-Function”.

مزايا وفوائد نظام IP للوسائط المتعددة IMS

من خلال تحديد بنية شبكة ذات طبقات مع واجهات مفتوحة توفر خدمات الوسائط المتعددة عبر بروتوكول الإنترنت (IP Multimedia) قدراً أكبر من المرونة، وقابلية التوسع مقارنةً بهياكل شبكة مزود خدمة الاتصالات المتجانسة التقليدية، بحيث تشمل مزايا خدمات الوسائط المتعددة عبر بروتوكول الإنترنت وفوائدها لمقدمي الخدمات ما يلي:

1- استقلالية التطبيق والشبكة والجهاز

• يتم فصل التطبيقات عن طبقة النقل.

• يمكن لمقدمي الخدمات تقديم تطبيقات وخدمات مشتركة من خلال المصادقة الموحدة والتفويض والمحاسبة عبر أجهزة وشبكات وصول متنوعة، كشبكات المحمول (LTE) وشبكات (Wi-Fi) والشبكات الثابتة وشبكات (MSO).

ملاحظة:“MSO” هي اختصار لـ “Multiple-system-operators” و”LTE” هي اختصار لـ “Long-Term-Evolution”.

2- المكونات القابلة لإعادة الاستخدام

يمكن لمقدمي الخدمات تقليل النفقات الرأسمالية والنفقات التشغيلية من خلال الاستفادة من العناصر الوظيفية المشتركة لدعم الخدمات المتعددة.

3- الحلول المستندة إلى المعايير

يمكن لمقدمي الخدمات التخلص من قفل البائع واحتواء التكاليف عن طريق نشر عناصر الشبكة المستندة إلى المعايير.

4- ترابط الخدمة

يوفر (IMS) آليات معيارية للتناظر والتوصيل البيني لشبكات مزودي خدمات الاتصالات المتميزة ولتمكين التجوال السلس عبر الشبكات.

5- تنوع الخدمة

تتيح معايير (IMS) مجموعة متنوعة من خدمات الاتصالات القائمة على بروتوكول الإنترنت بما في ذلك الصوت والفيديو والدردشة النصية والمؤتمرات متعددة الأطراف وتطبيقات التعاون.

6- التقارب

يمكن لمقدمي الخدمات تقليل النفقات التشغيلية عن طريق تطوير شبكات الصوت (TDM) القديمة لتشمل جميع شبكات (IP) المتقاربة، والتي تدعم خدمات الوسائط المتعددة الصوتية وبروتوكول الإنترنت.

• “TDM” هي اختصار لـ “Time-division-multiplexing”.

7- جودة الخدمة

يدعم (IMS) آليات (QoS) المستندة إلى السياسة لضمان (SLA) ولضمان تجارب مستخدم مرضية لتطبيقات محددة أو عبر شبكات وصول محددة.

• “QoS” هي اختصار لـ “Quality-of-Service”.

• “SLA” هي اختصار لـ “service-level-agreement”.

أساسيات وتطور نظام IP للوسائط المتعددة IMS

يُعد (IMS) هو بنية مرجعية حددها مشروع شراكة الجيل الثالث (3GPP) لتقديم خدمات الاتصال المبنية على بروتوكول الإنترنت (IP)، وإلى جانب توفير إطار عمل للتطور من مفتاح الدائرة الكلاسيكي (CS) إلى الاتصال الهاتفي بمفتاح الحزم (PS)، فإنّ (IMS) مشيد لانفتاحه وبنيته الهرمية المحددة جيدًا.

تم تصوره لأول مرة في عام 2000م باعتباره “خيار شبكة All-IP” وقد صدق أعضاء (3GPP) على معايير (IMS) الأولية في 2002م بموجب المواصفات الفنية وظلت تتطور باستمرار منذ ذلك الحين، وتوضح معايير النظام الفرعي للوسائط المتعددة في بروتوكول الإنترنت (IP) وظائف الشبكة الأساسية المطلوبة لتوفير خدمات اتصالات الوسائط المتعددة، وتحديد العناصر المميزة المسؤولة عن تقديم كل ميزة وتوثيق مجموعة محددة جيدًا من الواجهات المرجعية لكل مكون.

تتناقض هذه المنهجية المتكاملة أفقياً بشكل مباشر مع النهج المتكامل رأسياً والمعروف أيضاً باسم (stovepipe)، حيث كان بائع واحد أو حتى منتج واحد في حالة التبديل من الفئة (4/5) مسؤولاً عن تقديم بنية تحتية لخدمة الهاتف بالكامل، كما يمكّن (IMS) المشغلين من منع قفل البائع واختيار مكونات “الأفضل من نوعها” لكل ميزة تشغيلية ومع ضمان إمكانية التشغيل البيني والعمل البيني.

باستخدام نهج معماري هرمي، فإنّ وظائف الشبكة شديدة التحلل والمحددة في مواصفات (IMS) تفصل بشكل واضح خدمات الإشارات والوسائط، حيث يضع هذا الأساس لمقياس أفقي عالي الكفاءة ومحبب على غرار مخططات القياس الرأسية المتجانسة، والموجودة في البنى التحتية ويشتمل النموذج المرجعي أيضاً على تطبيقات منفصلة تماماً وواجهات (OSS) أو (BSS).

عناصر (MS) الأساسية هي المسؤولة بشكل أساسي عن تسليم أي توجيه حركة بروتوكول بدء الجلسة (SIP) كآلية إرسال مفضلة للبنى التحتية لشبكات الاتصالات العامة، بحيث يستخدم بروتوكول (Diameter) أيضاً على نطاق واسع داخل (IMS) للتحكم في السياسة والفواتير، كما يُستخدم بروتوكول التحكم في بوابة الوسائط  (H.248 (MEGACO)) للتشغيل البيني لمفاتيح الدارات (CS / TDM)، في حين أن (RTP) هي آلية نقل الوسائط القائمة على بروتوكول الإنترنت.

وكذلك التكافؤ الكامل في الميزات القديمة وتطور تقنيات الوصول وطلبات التنقل الناشئة وكانت تطبيقات (IMS) الأولية في تناقض مباشر مع فلسفتها التأسيسية، مع قيام بائعي المعدات الكبيرة الفرديين بتوفير وظائف متكاملة تماماً عند نقاط السعر التي تكررت مع الأساليب المعمارية السابقة.

في الآونة الأخيرة أدى اعتماد المحاكاة الافتراضية لوظائف الشبكة (NFV) والقبول المتزايد للرمز الذي يحركه المجتمع أي مفتوح المصدر، ومجموعات الأدوات والأطر من قبل مجتمع مشغلي الشبكة العالمية إلى قبول واسع لنظام (IMS)، وباستخدام أساليب النشر هذه يمكن لمقدمي الخدمة الاستفادة من البنى التحتية الأساسية القائمة على (IMS)؛ لتقديم تطبيقات اتصالات غنية وفعالة من حيث التكلفة ومرنة ومرنة عبر (VoLTE).

• “VoLTE” هي اختصار لـ “Voice-over-Long-Term-Evolution” و”NFV” هي اختصار لـ “Network-functions-virtualization”.

• “BSS” هي اختصار لـ “Business-support-systems” و”RTP” هي اختصار لـ “Real-time-Transport-Protocol”.

• “OSS” هي اختصار لـ “Operations-support-systems” و”PS” هي اختصار لـ “Packet-Switching”.