СКСПР_лекц / Лекция 10

Лекция 10

Тема: Эволюция SMS:от SMS к MMS

В процессе развития сотовой связи созданно очень много новых возможностей для абонентов. Абонентские терминалы достигли такого уровня развития, что в Германии и Франции появились курсы для абонентов сотовых сетей по изучению возможностей их мобильных телефонов. Возможности, которые дают новые технологии, серьезно опережают реальные потребности абонентов. Сервисы, позволяющие оператору не только извлекать прямую выгоду от их использования, но и доставляюшие абонентам сведения о новых услугах и правилах их использования обретают особое значение. Системы, подобные Welcome SMS Center, стимулируют использование абонентами традиционных для сотовой связи и новых технологических решений, расширяя для оператора диапазон доходных сервисов и усиливая приверженность абонента к сети, столь заботливо опекающей его в дальних странствиях.

Одной из доминирующих тенденций развития систем сотовой связи является ориентация на существенное увеличение все более востребованного трафика передачи неголосовой информации, а именно: текста, изображений, графики, мелодий, видео, телеметрической и телематической информации и т.д. Именно возможность высокоскоростной передачи по сетям связи больших обьемов данных и обмен между абонентами мультимедийной информацией составляют один из базовых компонентов поколения 3G.

Данная лекция посвящена сервисам SMS и MMS.

Общие сведения об архитектуре сервиса SMS представлены в виде презентации Лекция 10_1.

1. Эволюция: от передачи текста к передаче мультимедийных сообщений.

По мере того как форматы мобильной связи становятся все менее текстовыми и все более визуальными, сообщения, передаваемые по сетям мобильной связи, эволюционируют,переходя от чисто текстовых сообщений формата SMS к сообщениям форматов EMS и MMS.

Формат EMS возник в виде предложения фирмы Ericsson комитетам по стандартизации, когда эта фирма представила конкретную структуру службы EMS компитентным комитетам ETS/3GPP и заявила,что она мобилизирует дополнительные ресурсы на внедрение службы EMS только в том случае , если найдет поддержку со стороны поставщиков телефонных аппаратов. Все основные поставщики телефонных аппаратов за исключением фирмы Nokia, которая осталась на своих позициях, согласились поддержать концепцию EMS, поэтому стандарты EMS вступили в действие. Фирма Nokia создала подобную, но собственную службу, получившую название Smart Messaging ( “интеллектуальная” служба передачи сообщений).

Индустрия неголосовой мобильной связи развивается в сторону передачи пиктограмм, рисунков и фотографий, а в будущем ожидается возможность загрузки видеоинформации и рекламных роликов кинофильмов и последующей доставки их через потоки данных в виде полномасштабных кинофильмов на оконечные мобильные устройства. Ключевыми технолгиями, лежащими в основе этих новых услуг связи и прикладных программ, являются технологии EMS и MMS.

Отличительные особенности SMS

Текст SMS сообщения может состоять из слов или цифр или же представлять собой буквенно-цифровую комбинацию. Каждое короткое сообщение насчитывает до 160 знаков в случае использования латинских букв и до 70 знаков в случае использования букв не латинского алфавита, например, арабских или китайских знаков. Для того чтобы преодолеть 160 знаковый рубеж, был введен в действие стандарт для объединения коротких сообщений, а также принят способ сжатия сообщений и утвержден ряд других нововведений. Теоретически можно объединить до 255 коротких со общений в одно большое сообщение, однако,дисплеи существующих в на стоящее время телефонных аппаратов ограничены всего 7-8 строками.

Тенденции привлечения пользователей

Служба SMS получила наибольшее распространение на потре- бительском рынке. Корпоративные пользователи службы SMS немногочисленны и встречаются редко. Большинство SMS сообщений создается индивидуальными пользователями. Причинами являются высокий возрастной ценз корпоративных пользователей мобильных телефоннных аппаратов и их слабая реакция на уменьшение цены, так как счета за использование этих телефонных аппаратов обычно оплачиваются компаниями. Корпоративные пользователи не склонны к тому, чтобы научиться работать с SMS, и не прикладывают усилий к посылке коротких сообщений, считая, что голосовая связь является более эффективным способом связи. Двумя наиболее распространенными способами использования услуг SMS является обмен сообщениями между абонентами и посылка факсимильных и email сообщений. Владельцы мобильных телефонов используют эту службу, чтобы передать привет или договориться о встрече, или же что-то сказать кому-либо. Такие сообщения обычно набираются с клавиатуры мобильного телефонного аппарата. Кроме того, служба SMS используется для извещения владельцев мобильных телефонов о том, что на их адрес поступило новое голосовое или факсимильное сообщение. Все эти функции послужили отправными точками для большинства операторов сетей мобильной связи и стали первыми (надо надеяться, что не последними) из тех, благодаря которым владельцы мобильных телефонных аппаратов пользуются услугами SMS. Как только новое сообщение поступает в почтовый ящик, система SMS подает сигнал, извещая пользователя об этом событии. Поскольку система SMS уже привычно используется для оповещения пользователей о поступлении новых голосовых сообщений, эта прикладная программа является и будет оставаться одним из главных генераторов коротких сообщений.

Преимущества SMS:

Запоминание и передача сообщений

Посылаемые короткие сообщения обязательно запоминаются в SMSC. Если адресат по каким-либо причинам недоступен, SMSC будет непрерывно поддерживать канал управления в режиме напоминания до тех пор, пока не будет найден адресат или не разгрузится сам канал управления, и, в конечном итоге, обеспечит передачу сообщения. В системе GPRS (General Packet Radio Servieces),про нее будет рассказано поздже, механизм запоминания отсутствует, так что в том случае, если адресат недоступен или если связь будет прервана, сообщение будет потеряно. Поэтому стоимость транзакции для абонента, посылающего малое количество информации через систему SMS, должна быть ниже, чем стоимость транзакции в системе GRPS.

Подтверждение доставки сообщения

Это означает, что пользователь получает информацию о том, что короткое сообщение доставлено адресату. В сетях передачи данных с коммутацией каналов обеспечивается соединение между конечными точками, и поэтому пользователь знает о том, что соединение установлено и данные переданы. Однако в системе GPRS существует принцип "постоянной готовности", когда терминалы, подключенные к GPRS переносчику информации, готовы послать или принять данные автоматически в любой момент времени и прозрачно для пользователя. При этом пользователь должен выяснить, были ли отправлены или приняты данные. Соответствующая стоимость каждой транзакции с пакетными данными становится выше по сравнению с транзакцией в системе SMS.

Недостатки SMS

Ограниченная длина сообщения

Длина одного короткого сообщения ограничивается сейчас 160 знаками, что обусловлено ограничениями сигнального уровня мобильных прикладных программ (МАР). Конечно же, предпочтительно иметь длину, в несколько раз превышающую это значение. Системы передачи пакетных данных, такие как GPRS, упрощают неголосовые транзакции в сетях мобильной связи, так как количество данных, которое может быть передано за время одного сеанса связи, значительно превышает объем одного или нескольких коротких сообщений. Это означает, что пользователи в меньшей степени зависят от ограничений основного переносчика информации. Стоимость транзакции, оплачиваемая пользователем при пересылке любой достаточно объемной информации через службу SMS, должна быть выше, чем в системе GPRS, из-за необходимости передачи нескольких сообщений.

Относительно медленный сигнальный канал

Скрытое время ожидания в таких системах, как GPRS (General Packet Radio Services "пакетная радиосвязь общего назначения") и USSD (Unstructured Supplementary Services Data "неструктурированные вспомогательные служебные данные"), имеет тенденцию к уменьшению по сравнению с системой SMS. Действительно, объемы трафика в системе SMS возросли, и операторы сетей выражают определенную озабоченность возможностью перерывов связи, возникающих вследствие перегрузки сетей, и соответствующим уменьшением дефицитных сигнальных ресурсов. Вместо того чтобы передавать сообщения по сигнальному каналу, система MMS будет использовать определенные каналы данных и окажется способной передавать намного более длинные сообщения за достаточно короткое время.

Обязательное запоминание и передача сообщений

Функция обязательного запоминания и передачи сообщений может рассматриваться и как недостаток, потому что служба SMS построена таким образом, что каждое короткое сообщение всегда проходит через SMS центр, что обусловливает необходимость в достаточно масштабном SMS центре, способном обрабатывать большой объем коротких сообщений, посылаемых пользователями. На уровне комитета UMTS обсуждались различные варианты модификации, такие, например, как передача сообщений с обеспечением потенциальной возможности их запоминания. В такой структуре должна быть предпринята попытка немедленной доставки сообщения и обеспечена функция запоминания сообщения, если эта попытка окажется неудачной. При этом снижаются требования к про-изводственной мощности SMS центра. Очевидно, что в такой структуре в случае запросов информации по телефону (либо непосредственно через службу SMS) весьма затруднительно получить ответ. По этому обсуждалась возможность организации службы передачи мобильных сообщений, обеспечивающей связь между абонентами сети мобильной связи без использования SMS центра.

2. Архитектура MMS

Технология MMS использует стандартные Internet протоколы, такие как MIME ("многоцелевые расширения электронной почты в сети Internet") и SMTP ("простой протокол электронной почты")для обес- печения доступа к среде мультимедийных сообщений (MMSE). Мультимедийные сообщения будут передаваться по транспортным каналам, по которым будет также передаваться и другая информация, от данных до голосовых сообщений. Высокая пропускная способность сетей поколения 3G означает, что все эти различные типы трафика могут совместно использовать одни и те же радиоресурсы, не вызывая перегрузки. Использование трансортного канала позволяет преодолеть ограничения сигнального канала, используемого для передачи SMS сообщений, и обеспечивает возможность передачи гораздо большего числа сообщений за приемлемый период времени. Архитектура системы мультимедийных сообщений содержит ряд ключевых элементов, которые были определены и введены в среду MMSE. Архитектура системы мультимедийных сообщений содержит также и ряд ключевых платформ, которые взаимодействуют друг с другом в целях обеспечения MMS услуг. В проекте 3GPP определены следующие ключевые элементы (рисунки 1,2,3):

-MMS ретранслятор;

-MMS сервер (или серверы);

-MMS агент пользователя;

-MMS накопитель (или накопители);

-MMS пользовательские базы данных.

MMS ретранслятор обеспечивает запоминание и обработку входящих и исходящих сообщений и обмен сообщениями между различными системами передачи сообщений. В зависимости от модели бизнеса MMS ретранслятор/сервер может быть единым логическим элементом или же может быть разделен на MMS ретранслятор и MMS сервер. Эти элементы могут быть распределены по разным доменам. MMS ретранслятор/сервер должен обеспечивать генерацию данных для начисления счетов (CDR записи), получая МMS сообщения от других элементов сети или посылая MMS сообщения другим элементам сети.

Задачей MMS сервера является запоминание и обработка входящих и исходящих сообщений. Среда MMSE может содержать несколько MMS серверов, например, MMS сервер, email сервер, SMS центр (SMSC) и сервер факсимильных сообщений.

MMS пользовательские базы данных могут содержать различные данные, включая базу данных о профиле пользователей, абонентскую базу данных, сведения о местонахождении пользователей (HLR регистр), что обеспечивает оперативность управления.

MMS агент пользователя является прикладной программой, предоставляющей пользователям возможность наблюдать, составлять и обрабатывать мультимедийные сообщения (например, посылать, принимать, вычеркивать такие сообщения). Такая архитектура обеспечивает мультимедийный доступ ко всем типам различной информации с помощью ряда серверов, открывающих путь к новым и традиционным услугам. Это позволяет операторам иметь консолидированный доступ к множеству прикладных программ, пользуясь одной архитектурой (например, SMSC, унифицированный обмен сообщениями, Email, и т.д.). Технология MMS потребует не только развития новой сетевой инфраструктуры, но и создания новых MMS совместимых терминалов. Это означает, что прежде чем эта новая служба получит широкое распространение, MMS совместимые терминалы должны достаточно глубоко войти в обиход, на что понадобится не менее двух лет. В системе MMS ограничение длины короткого сообщения 160 знаками (для стандарта GSM) будет отменено и заменено способностью передавать гораздо более длинные текстовые сообщения плюс графические изображения и даже аудио информацию, звуковые сигналы и видеоклипы.

2.1. Отличительные особенности

Мобильные системы передачи сообщений следующего поколения, проходящие сейчас этап стандартизации, будут обладать множеством новых и поразительно функциональных возможностей, не достижимых в системе EMS.

Технология MMS уходит своими корнями в SMS и стандартную электронную почту сети Internet. Она взяла из них все самое лучшее и обеспечивает мобильно-оптимизированное решение для передачи мультимедийных сообщений. Это облегчает интеграцию с существующими системами, прикладными программами и, что более важно, с пользователями. Преимущества такой интеграции заключаются в том, что при создании сообщений могут быть использованы как номера мобильных телефонов, так и обычные email адреса.

Технология MMS создавалась с расчетом на последующее утверждение. По мере развития этой технологии и появления новых медийных расширений цель будет заключаться в том, чтобы разработать стандарты, обеспечивающие совместимость, направленную, по возможности, как в прошлое, так и в будущее. Такой здоровый подход привнесет обновляющие изменения в некоторые установившиеся сетевые продукты, подобные протоколу WAP, каждая новая версия которого требовала разработки новых терминалов, чтобы воспользоваться преимуществами анонсированных функциональных возможностей.

Доступ к услугам MMS должен быть независим от точки доступа. Мультимедийные сообщения должны быть доступны через сети мобильной связи поколений 3G и 2G, сети фиксированной связи, сеть Internet, и т.д.

Для того чтобы обеспечить взаимодействие и универсальный доступ к сообщениям, технология MMS будет совместима с "виртуальной домашней средой"(Virtual Home Environment VHE). VHE это служба связи поколения 3G, которая обеспечивает пользователям беспрепятственный доступ к нужным им услугам из дома, офиса или во время поездки в любой город, как если бы они находились дома, с получением полного впечатления и ощущения от их использования. VHE позволяет пользователям управлять нужными им услугами (включая обработку мультимедийных сообщений не в реальном масштабе времени) с учетом профиля пользователя, обеспечивая, например, представление пользователю всех различных типов сообщений в унифицированной и согласованной форме.

MMS поддерживает многие медийные расширения, и поэтому важно, чтобы была учтена концепция профиля пользователя. Профиль пользователя, создаваемый и управляемый пользователем, запоминается в сети мобильной связи и определяет, какие мультимедийные сообщения немедленно пересылаются пользователю, а какие из них остаются в сервере для последующего отбора. Пользователь может также выбрать вариант принятия извещений о поступлении мультимедийных сообщений определенного типа.

Рисунок 2 -Функциональная архитектура MMS

Рисунок 3 - Элементы архитектуры MMS

Контрольная точка MM4: Обеспечение межсетевого обмена между различным MMSEs

Контрольная точка ММ4 между MMS Relay/Servers, принадлежащих к различным MMSEs используется для того, чтобы передавать сообщения между ними. Обеспечение межсетевого обмена MMS Relay/Servers должно базироваться на SMTP согласно STD 10 (RFC 821), как и показано на рисунке 4.

Рисунок 4 - Обеспечение межсетевого обмена между различным MMSEs

Рисунок 5 – Межоператорский обмен MMS-сообщениями

На рисунке 5 изображен межоператорский обмен:

MMS-server на основе номера абонента B определяет какой сети принадлежит абонент. С помощью этого номера MMSC находит IP–адреса оператора В.

Через собственный граничный узел (BG-Board GateWay), и затем через IP-сеть посылается это сообщение, это сообщение маршрутизируется через эту сеть на нужный MMSC.

Через MMSC абоненту В приходит уведомление, что на его MMSC есть сообщение. На основе этой информации MS забирает сообщение путем подсоединения к MMSC через SGSN/GGSN.