Azonnali üzenetküldô rendszerek mobil IMS környezetben - PDF
Download "Azonnali üzenetküldô rendszerek mobil IMS környezetben"
1 mobil IMS környezetben LENDVAI KÁROLY, SZABÓ SÁNDOR {lendvai, Budapesti Mûszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Híradástechnikai Tanszék Kulcsszavak: IMS, Instant Messaging, SIP Az internetes azonnali üzenetküldô szolgáltatások kedvelt és elfogadott kommunikációs csatornává váltak. Internetelérés nélkül nem, vagy csak körülményes módon (bizonyos típusú mobiltelefonokra külön kliens installálásával) lehet használni ezeket a szolgáltatásokat. A harmadik generációs mobil hálózatok az IMS segítségével azonban képesek a mobil elôfizetôk számára transzparens módon integrálni az IM szolgáltatásokat a cellás mobilhálózat saját szolgáltatásaival (hanghívás, SMS, MMS) és így egy egyszerûen kezelhetô, mindenhol elérhetô és használható rendszert kialakítani. A mobil operátorok a presence és felhasználói helyzetinformációk alapján helyfüggô kiegészítô szolgáltatásokat is kínálhatnak az IM rendszerek kiegészítéseként. A cikk egy IMS alapú integrált IM teszt-rendszert mutat be, mely hatékonyan ötvözi az elterjedt IP alapú szolgáltatások rugalmasságát az IMS architektúra által nyújtott többletszolgáltatásokkal és funkciókkal. 1. Bevezetés 1.1. A kommunikációs szokások átalakulása Az Internet és a különbözô azonnali üzenetküldô (Instant Messaging IM) rendszerek elterjedésének következtében kommunikációs szokásaink jelentôsen megváltoztak. Az azonnali üzenetküldés a valósidejû kommunikáció egy formája, amely két vagy több ember között zajlik írásos formában. A szöveg átvitele a kommunikációs felek között számítógépek és az azokat összekötô hálózat (például: Internet) segítségével valósul meg. Napjainkban a személyes, illetve telefonos kapcsolattartás mellett az IM is gyakran használt valós idejû kommunikációs formává nôtte ki magát. Számos népszerû hálózaton kommunikálhatunk ismerôseinkkel. Ilyen hálózat például a Skype, az MSN vagy a G-Talk. E rendszerek népszerûségét jól szemlélteti felhasználói táboruk rohamos növekedése. A Skype regisztrált felhasználóinak száma például 2005 végén 74,7 millió volt, 2008 elején pedig már 309,3 millió [1]. Az egyes hálózatok felhasználószámának növekedése mellett, az IM rendszerek száma is napról napra nô, továbbá egyre több hálózathoz jelenik meg mobil kliens is Folyamatos IM elérhetôség Egy felhasználó általában többféle IM hálózatot, így ezáltal különféle kliensprogramokat kénytelen használni, mivel partnerei különbözô rendszereken keresztül érhetôek el. Felmerül az igény, hogy a felhasználók képesek legyenek egy univerzális kliensprogram segítségével egyetlen programból kezelni az összes IM fiókjukat, ezáltal ne kelljen párhuzamosan több alkalmazást futtatniuk. A jelenlegi azonnali üzenetküldô rendszerek gyenge pontja, hogy az alkalmazásokat a felhasználók általában otthoni, vagy munkahelyi számítógépükön használják. Amikor a felhasználó nem tartózkodik a munkaállomása közelében, akkor közvetlenül már nem lesz elérhetô az általa használt IM hálózaton, csak tárolt üzenetet ( ) lehet küldeni neki, vagy mobil készülékén lehet hívni. Hasznos lenne egy olyan rendszer, amely ötvözi a mobil hálózat által nyújtott folyamatos elérhetôséget a közkedvelt IM szolgáltatásokkal (például IM üzenetek SMS-ként való kézbesítése, bejövô hívások telefonra való továbbítása) egy olyan jövôt álló szabványos architektúrára alapozva, mint az IMS. A cikk egy olyan rendszert mutat be, amely ötvözi az Instant Messaging és az technológia store and forward elvének elônyeit és folyamatos mobil elérést biztosít a felhasználók különbözô IM fiókjaihoz. A bemutatott rendszer lehetôséget teremt arra, hogy a felhasználók egy univerzális, az Interneten elérhetô webes alkalmazáson keresztül lekérdezhessék partnereik állapotát, üzeneteket küldhessenek és fogadhassanak különbözô hálózatokból, illetve szükség esetén a kommunikációt saját mobil eszközükön futó alkalmazással végezzék. Az alapgondolat az, hogy az IMS-ben (IP Multimedia Subsystem) létre kell hozni egy olyan alkalmazásszervert, mely átveszi a felhasználó IM kapcsolatait, amikor az kijelentkezik a számítógépérôl. A felhasználónak küldött üzeneteket a szerver egy adatbázisban tárolja. Az üzenetekhez webes felületen, vagy a kliensprogramot futtató mobil készülék segítségével lehet hozzáférni, illetve a szerveren futtatott virtuális IM fiókjának egyéb funkcióit (például: partnerek állapotinformációinak a lekérdezése, üzenetküldés) igénybe venni. Ezt a felhasználó a webes formátum miatt tetszôleges készülékrôl megteheti, ezenkívül a felhasználó átirányíthatja a bejövô IM hívásait mobil készülékére, az üzeneteket megkaphatja SMS-ként. Az 1. ábrán látható a rendszer architektúrája. A bal oldalon lévô kliensek szimbolizálják azokat a felhasználókat, akik az IM rendszerekhez hagyományos módon, 36 LXIII. ÉVFOLYAM 2008/10
2 1. ábra IMS alapú integrált IM szolgáltatás PC-s kliensekkel csatlakoznak. A jobb oldali kliens az IMS szolgáltatást veszi igénybe. Amikor a jobb oldali ügyfél a PC-s klienst használja, akkor közvetlenül tud kommunikálni a többi felhasználóval (folytonos nyilak), amikor azonban nem elérhetô a fix gépén, az Alkalmazás Szerver átveszi üzenetei kezelését és tárolja is azokat. Ezeket a jobb oldali felhasználó webes felületen, vagy mobil eszközön nézheti meg (szaggatott nyilak). Ha pedig a felhasználó ismét a PC-s kliensrôl jelentkezik be, akkor lekérheti a távollétében kapott üzeneteket a szerverrôl (szaggatott nyilak). A mobilrendszerek szemszögébôl nézve, számos IM hálózathoz létezik mobilkliens (például Skype vagy MSN). Továbbá számos azonnali üzenetküldô rendszerhez létezik webes felület. Ilyen például az MSN rendszerhez létezô MSN Web Messenger [2], vagy a G-Talk Gmail postafiókjába integrált szolgáltatása. A Google alkalmazása továbbá képes mobilkészülékekre továbbítani az üzeneteket SMS formájában. Ezek az alkalmazások csak a saját hálózatukat támogatják és a felhasználók csak akkor érhetôek el, amikor a készülékkel bejelentkeznek a hálózatra. Ezek mellett létezik a fring nevû szolgáltatás, ami képes számos VoIP, illetve IM hálózattal kommunikálni (MSN, Skype, Yahoo Messenger, AIM, ICQ), ám ez csak mobilkészülékeken futó alkalmazás, nem lehet a segítségével az IM fiókjainkhoz weben keresztül hozzáférni [3]. Jelenleg nem létezik olyan szolgáltatás, amelyik képes lenne IMS környezetben párhuzamosan többféle IM hálózathoz mind webes, mind mobil hozzáférést biztosítani. A mobil távközlési szolgáltatóknak azért lenne szükségük egy ilyen rendszerre, hogy kiaknázhassák az IMS architektúra nyújtotta elônyöket és versenyképes szolgáltatást nyújthassanak az internetes szolgáltatások népszerûségét kihasználva, azok kiegészítéseként. Az IMS-re alapozva lehetôségük van jövôálló, bôvíthetô, az IMS alapszolgáltatásait exportáló szolgáltatást nyújtani a jelenleg elérhetôk mellé, mellyel növelhetik felhasználóik elégedettségét. 2. A SIP protokoll Az NGN koncepció legfôbb újítása, hogy a heterogén hozzáférési hálózatokhoz csatlakozó különféle eszközök számára egységes szolgáltatási felületet biztosít. Ehhez azonban szükség van egy olyan szabványos jelzési, vezérlési protokollra, amely lehetôvé teszi a szolgáltatások egységes kezelését. Ez a protokoll szinte teljes bizonyossággal a SIP (Session Initiation Protocol) lesz. Az általunk bemutatott rendszerben a különbözô IM hálózatok jelzéseit egységesen SIP protokollá konvertáljuk, és így valósítjuk meg a mobilkészülék és a szerver közötti kommunikációt A SIP definíciója A SIP egy olyan alkalmazásszintû protokoll, amely a végpontok között valósidejû multimédia kapcsolatok (például audió-, videófolyamok, közvetlen üzenetküldés, multimédiás kommunikáció) felépítését, módosítását és lebontását teszi lehetôvé. Ehhez kapcsolódóan, illetve ezt kiegészítve olyan funkciókat lát el, mint például: a végpontok helyének meghatározása (címfeloldás, hívástovábbítás), a végpontok médiaképességeinek egyeztetése (erre általában az SDP protokollt használják, ennek üzeneteit a SIP adatrészében továbbítják), a hívott fél elérhetôségének megállapítása (és a hívó fél megfelelô tájékoztatása abban az esetben, ha az nem elérhetô), egy már felépített médiakapcsolatba új fél bekapcsolása, egy aktív médiakapcsolat végpontjának áthelyezése egy másik végpontra [4,5]. LXIII. ÉVFOLYAM 2008/10 37
3 HÍRADÁSTECHNIKA 2.2. A SIP protokoll tervezési kritériumai Független az alkalmazott transzport rétegbeli protokolltól: a SIP képes mûködni megbízható (TCP, STCP) és nem megbízható (UDP, UDP-Lite, DCCP) protokollok felett egyaránt. A jelzés- és a médialeíró rész szétválasztása: a SIP az SDP-t (Session Description Protocol) használja a két fél között felépült kapcsolatban használandó média tulajdonságainak egyeztetésére. Az információ a SIP üzenet adatrészében (body) továbbítódik. Ezzel a megoldással a SIP változtatása nélkül lehetôség van új médiatípusok használatára. Kiterjeszthetôség: a protokoll kis módosításával lehetséges új funkciók hozzáadása. Ilyen például a Presence szolgáltatás, amely a protokollban nem specifikált SUBSCRIBE és NOTIFY üzeneteket használja A SIP architektúrája Felhasználói ügynökök A SIP két felhasználói ügynököt (User Agent UA) definiál: klienst (User Agent Client UAC) és szervert (User Agent Server UAS). Mindkettô a felhasználói végpont szerves részét képezi, a megkülönböztetés csupán a funkciók elkülönítését szolgálja. A kliensmodul végzi a kapcsolat létrehozásának kezdeményezését, a szerver pedig ennek elfogadását vagy elutasítását. A kliens így az egyetlen olyan SIP entitás, amely hívásfelépítést indíthat. A felhasználói ügynököt általában a felhasználó interakciói vezérlik, ám lehetôség van bizonyos mértékû automatizálásra is, például egy hangüzenet elküldését az UAC önállóan is végrehajthatja [4]. A felhasználói ügynökök számos formában elôfordulhatnak a végberendezéseken. A legjellemzôbbek a következôk: PC-n futtatott alkalmazás, például VoIP alapú kommunikációra alkalmas softphone, vezetékes, asztali IP-telefonok, szintén VoIP használatra, vezetéknélküli, cellás mobil (jellemzôen 3G használatára képes) készülékekbe integrált kliens, IP-alapú telefonközpont (IP PBX) Szerverek A SIP szabvány négyféle szervert definiál. Ezek a felhasználói ügynökökhöz hasonlóan a funkcióik szerint lettek elkülönítve, a gyakorlatban azonban akár ugyanazon fizikai eszközön is mûködhetnek [4]. Proxy Server: A négy szerver elem közül a legfontosabb, tulajdonképpen SIP-routerként is lehet definiálni. Fô funkciója a beérkezett SIP-üzenetek továbbítása a célcím felé a megfelelô következô entitáson keresztül (ez lehet egy másik proxy, vagy maga a célcím felhasználói ügynöke). Redirect Server: A funkciója némileg hasonló, mint a proxynak, vagyis szintén a SIP üzenetek útvonalirányításáért felelôs. A különbség a proxyval szemben az, hogy a beérkezô kérést nem ô maga továbbítja a célcím felé, hanem annak az entitásnak (ez lehet egy felhasználói ügynök vagy egy proxy), amelyiktôl az üzenetet kapta, visszaküldi a cél-kliens aktuális elérhetôségét, az pedig újra elküldi erre a címre a kérést. Registrar Server: A szerver feladata, hogy a kliensektôl érkezô REGIS- TER üzenteket fogadja és feldolgozza az ebben kapott információt a kliens aktuális elérési címérôl. Egy Registrar a saját domain-je alá tartozó kliensek regisztrálásáért felelôs. Location Server: A Registrar a kliensek helyzet információit egy adatbázisban tárolja. Ez lehet a saját adatbázisa, vagy a SIP szabvány által erre a célra meghatározott Location Server is. A szerver funkciója tehát csak arra korlátozódik, hogy a Registrar által feldolgozott címleképezéseket tárolja, illetve a Proxy-tól érkezô címfeloldás-kérésben a megadott felhasználói azonosítóhoz tartozó elérési helyet visszaadja A SIP üzenetei A SIP üzenetek szövegalapúak, amiket a HTTP protokoll kérés-válasz üzeneteinek a mintájára definiáltak (2. ábra). A kliens (UAC) elküldi a kérését, amire a szerver (UAS) visszaküldi a választ. Egy üzentet két fô komponensbôl áll: a fejlécbôl (header) és az adatrészbôl (body) SIP tranzakciók A SIP egy kliens-szerver alapú protokoll, ezért a mûködésének az elve az, hogy a klienstôl kapott kérésre a szerver elküldi a megfelelô válaszüzenetet és ezzel felépíti a kapcsolatot a két végpont között. Egy SIP tranzakciónak három szakasza van: a kérés, a kérésre küldött ideiglenes válaszok és a tranzakciót lezáró végleges válasz. Az ideiglenes válaszok nem mindig kötelezôek, feladatuk, hogy a klienst tájékoztassák a kérés feldolgozásának állapotáról. Három típusú tranzakciót különböztet meg a SIP, az INVITE-ACK, a CANCEL és az egyéb típusú tranzakciókat. A kliens által küldött kérés üzenettípusa egyben meghatározza magát a tranzakciótípust is. 2. ábra SIP üzenet felépítése 38 LXIII. ÉVFOLYAM 2008/10
4 A SIP részletesebb ismertetése túlmutat cikkünk terjedelmi korlátain, arról részletesebben a [4,5]-ben lehet olvasni. 3. Az IMS rendszer Az IMS egy szolgáltatási keretrendszer, melyet eredetileg mobilhálózatokra terveztek. Az elsôdleges cél az volt, hogy az Interneten nyújtott (fôként valósidejû, multimédia) szolgáltatásokat elérhetôvé tegyék a mobilkliensek számára is, vagyis integrált, folytonos, mobil hozzáférést biztosítsanak a különféle internetes szolgáltatásokhoz. A mobilhálózaton keresztüli internetelérésre már a GSM-ben is volt lehetôség (a telefont modemként használva). A késôbbi GPRS és EDGE technológiák már csomagkapcsoltan, de még mindig viszonylag kis sávszélességgel biztosították ezt. Jelenleg az UMTS hálózatokon elérhetô HSDPA és HSUPA átvitel az otthoni xdsl kapcsolatokkal összemérhetô sebességû adatátvitelt nyújt. Felvetôdik tehát a kérdés, hogy miért van szükség az IMS-re és mivel nyújt többet a fentieknél? Erre a választ az IMS három kulcsfontosságú területen biztosított funkciója adja: QoS, számlázás és szolgáltatások integrálása. QoS (Quality of Service): A csomagkapcsolt hálózatokon valós idejû multimédia átvitelének a legfôbb hátránya, hogy ezek a hálózatok többnyire nem biztosítják a megfelelô minôségû átvitelhez szükséges paramétereket. Ilyen paraméterek például a csomagvesztés aránya, a késleltetés (illetve fôként annak ingadozása) és a sávszélesség. Az Internet jelenlegi általános szolgáltatása a best effort, ami nem ad garanciát, hanem a körülményekhez igazodva mindig a lehetô legjobbat próbálja nyújtani. Ez egy videokonferencia vagy egy VoIP hívás esetén messze nem optimális. Az IMS a QoS biztosítására egyrészt a mobil hálózatok lehetôségeit kihasználva a rádiós erôforrásokat dedikálja a felhasználóknak (ilyen megoldást használ a GPRS is), illetve olyan modelleket használ, amelyeket az Internetre fejlesztettek ki, ám a gyakorlatban jelenleg még nem elterjedt a használatuk (ilyen például a DiffServ vagy az RSVP). Számlázás: Jelenleg a mobilszolgáltatók a csomagkapcsolt adatátvitelre egyfajta, a forgalom utáni számlázás módszerét használják, a hálózati operátoroknak u- gyanis nincsen arról információjuk, hogy a felhasználó milyen szolgáltatásokat vesz igénybe a felépített kapcsolaton keresztül és így a weboldalak böngészését, az -ek lekérését vagy akár egy videokonferenciát is teljesen azonos módon kezel. Az IMS ezzel ellentétben informálja a hálózati szolgáltatót az igénybe vett szolgáltatások jellemzôirôl, ami alapján tetszôleges számlázási eljárás alkalmazható. Például egy VoIP hívást kezelhet a hagyományos beszédhíváshoz hasonlóan idôalapú számlázással, vagy egy Instant Message szolgáltatást üzenetenkénti állandó összeggel (mint az SMS-t). Fontos azonban megjegyezni, hogy az IMS nem számlázási modelleket definiál, hanem információt biztosít a szolgáltatásokról, amelyek alapján az operátor tetszôlegesen dönt, hogy milyen megoldást alkalmaz. * Szolgáltatások integrálása: Az Interneten igénybe vehetô szolgáltatások jellemzôen egymástól függetlenek, más gyártótól származnak, és nincs közöttük együttmûködés. Az IMS lehetôséget biztosít arra, hogy különbözô szolgáltatások integrálásával új, összetettebb, nagyobb hozzáadott értékkel rendelkezô szolgáltatást lehessen létrehozni. Például az operátor a már meglévô voic (hangposta) szolgáltatását egy harmadik fél által fejlesztett, szöveg-felolvasó szolgáltatással kombinálja és így olyan extra szolgáltatást tud nyújtani (például látássérült személyeknek), amely egy szöveges üzenetet (például vagy SMS) felolvas a felhasználónak. A fix-mobil konvergencia keretében a vezetékes és a mobil platformokon elérhetô szolgáltatások együttes igénybevétele válik lehetôvé a készülékeken. A szolgáltatások elérésére komplexen, többféle platformon és hozzáférésen is lehetôség nyílik. Nyilvánvaló, hogy multimédia-szolgáltatásokat az IMS keretén kívül is lehetséges nyújtani a mobilfelhasználóknak, ám az IMS olyan többletfunkciókat biztosít, amelyek mind a felhasználók, mind a szolgáltatók számára jelentôs elôrelépést jelentenek. A szolgáltatások egységes kezelésével például megvalósítható, hogy ha a felhasználó fogad egy hívást, akkor az állapotát globálisan foglalttá állítja, ami azt jelenti, hogy ha valaki egy másik szolgáltatáson keresztül szeretné elérni ezt a felhasználót, akkor rögtön a foglalt jelzést kapja vissza egy központi adatbázistól, anélkül, hogy egy végpont-végpont kapcsolatot megpróbálna felépíteni vele. Továbbá egy másik integrált szolgáltatás segítségével akár az is megoldható, hogy a közben kapott hívások -ben továbbítódjanak a címére Az IMS architektúra Az IMS architektúra egy egységesített, integrált platform, ami a flexibilis SIP protokollra támaszkodva a szolgáltatások széles skáláját kínálja. Fontos azonban megjegyezni, hogy az IMS nem konkrét hálózati elemeket, hanem hálózati funkciókat definiál. Ez azt jelent, hogy (a SIP protokollhoz hasonlóan) egy funkciót több fizikai egység között is fel lehet osztani, esetleg fordítva, egy fizikai egység több funkciót is elláthat. Ennek inkább csak elméleti jelentôsége van, ugyanis a gyártók általában a specifikációt követve egy funkciót egy egységként szoktak megvalósítani. A 3. ábra szemlélteti az IMS architektúráját. Az ábrán a hálózat elemei és a közöttük lévô legfontosabb interfészek láthatóak (a szabvány definiál ezen kívül egyéb interfészeket is). Az IMS architektúrájának fôbb elemei a következôk: adatbázisok, SIP szerverek, alkalmazás szerverek, médiaforrások és különbözô átjárók. 4. IM alkalmazások áttekintése 4.1. Skype A Skype az egyik legelterjedtebb internetes telefonhálózat, egyidejû felhasználóinak száma eléri a 12 milliót, míg a regisztrált felhasználók több, mint 309 millió- LXIII. ÉVFOLYAM 2008/10 39
5 HÍRADÁSTECHNIKA an vannak (2008. április). Elterjedését segítette, hogy a Skype kliens egyszerûen kezelhetô (telepíthetô), illetve a rendszer megbízhatóan mûködik. A Skype felhasználói adatbázis teljesen decentralizált, úgynevezett node számítógépek között van szétosztva, ami lehetôvé teszi nagyszámú felhasználó csatlakoztatását bonyolult, költséges infrastruktúrabôvítés nélkül. A Skype képes hívásokat létesíteni NAT-on és tûzfalakon keresztül is. A NAT és tûzfal nélkül kapcsolódó felhasználók számítógépe és sávszélessége részt vehet a többi felhasználó hívásainak továbbításában. A Skype minden jelentôs operációs rendszeren elérhetô: a Windows-os verzió mellett létezik Linux, Mac OS és Pocket PC változat is. A Skype az évek során számos szolgáltatással bôvült: hívás PSTN/mobil hálózatba, hívás fogadás PSTN/mobil hálózatból, SMS küldés/fogadás, videótelefonálás, fizetôs szolgáltatások. A Skype egy API-n (Application Programming Interface) keresztül lehetôvé tette külsô programok számára a Skype-kliens vezérlését, így a hívások menedzselését is. A Skype zárt forráskódot és saját, nem szabványosított protokollt használ, ezért a Skype-alapú fejlesztések kizárólag a SkypeAPI-n keresztül valósíthatók meg [6] MSN AMicrosoft a Windows operációs rendszeréhez több IM-klienst is kifejlesztett. Elsôként a Windows XP-ben jelent meg a Windows Messenger IM-alkalmazás, amely az operációs rendszer szerves részét képezte. A Messenger kezdetben csak az alapvetô IM-funkciókat látta el, vagyis üzenetek küldésére és jelenlét információk közlésére volt lehetôség, majd késôbb a fájlátvitellel bôvítették a szolgáltatási palettát. Jelenleg a kliens már elavultnak számít, a Microsoft is beszüntette a támogatását, így az olyan új funkciók, mint például a hotmail levelek olvasása, már nem kerültek bele (az utolsó verzió a júniusában kiadott 5.1). A Windows Messengert ezzel végleg leváltotta az MSN Messenger kliens (vagy ahogy új nevén hívják, a Windows Live Messenger), illetve vállalati környezetben az Office Communicator [7,8]. AMicrosoft IM rendszerei az MSNP (Microsoft Notification Protocol) protokollt használják a kliens-szerver kommunikáció megvalósításához. A protokoll TCP szállítási réteg felett mûködik, illetve, ha a két végpont között proxy elemek is vannak, akkor a TCP feletti HTTP protokollba ágyazza a kommunikációt Jabber A Jabber Software Foundation 2002-ben egy erre a célra létrehozott IETF csoporttal együttmûködve kifejlesztett egy saját IM technológiát. A funkciói nagyon hasonlóak a többi IM rendszeréihez, ám lényeges eltérés a többséghez képest, hogy nyílt szabványként bárki számára elérhetô. Ez azt jelenti, hogy bárki megvalósíthat és üzemeltethet egy Jabber-szabvány szerint mûködô IM szervert, és ahhoz tetszôleges, szintén a szabvány szerint mûködô kliensek csatlakozhatnak (amenynyiben az adott szervernél regisztrálva vannak). Lehetôség van a különbözô Jabber-rendszerek közötti átjárásra is. A kommunikáció kliens-szerver architektúrában van megvalósítva, vagyis az eltérô rendszerekben lévô kliensek csak a saját szerverükkel kommunikálnak, a rendszerek közötti információáramlás pedig közvetlenül a szerverek között történik [9]. A Jabber a kommunikációra az XMPP (extensible Messaging and Presence Protocol) protokollt használja. Ez egy XML alapú, nyílt protokoll, mellyel valós idejû üzenetküldés és jelenlét információk publikálása valósítható meg. A protokollt fejlesztésekor úgy tervezték, hogy a jövôben könnyen bôvíthetô legyen, így az XMPPt használó IM rendszerekben viszonylag egyszerûen in- 3. ábra IMS architektúra 40 LXIII. ÉVFOLYAM 2008/10
6 tegrálni lehetett például a VoIP hívásokhoz szükséges funkciókat. Az XMPP protokollal kommunikáló rendszerek között olyan nagy nevek is megtalálhatóak, mint például a Gizmo Project, a Gaim vagy a Google Talk. 5. Az IMS alapú integrált IM rendszer megvalósítása 5.1. Az alkalmazásszerver architektúrája Az IMS alkalmazásszerver 3-rétegû szerkezetben került megtervezésre: adatbázis, szerverlogika és megjelenítés. A kliens oldalon egy erre a célra készült mobil SIP alkalmazással lehet a megvalósított szolgáltatásokat igénybe venni. Az adatbázis réteg két, fizikailag és logikailag is elkülöníthetô alrétegre osztható. Az egyik maga a fizikai adatbázis, melyben a rendszer mûködéséhez szükséges információkat tároljuk, a másik pedig ennek elérését, az adatok lekérdezését és manipulálását biztosító hozzáférési alréteg. A szerver logika felelôs az alkalmazás megfelelô mûködéséért. Ebben a rétegben történik a különbözô funkciók implementálása (például: IM-kapcsolatok felépítése, üzenetek küldése). Amegjelenítési réteg felelôs a rendszer és a felhasználó közötti kapcsolat megteremtéséért. A felhasználónak lehetôsége van a rendszert webes felületen, vagy mobil készüléken keresztül SIP protokollt használva elérni A szolgáltatás IMS funkciói A rendszer egyik fô újdonsága a hozzá hasonló, több különbözô üzenetküldô rendszert egységesen kezelô szolgáltatásokhoz képest az, hogy a szerver a felhasználónak küldött üzeneteket az IMS rendszeren keresztül tetszôleges SIP készülékre továbbítani tudja. Ehhez a felhasználónak csak annyit kell tennie, hogy a weboldalon megadja az IMS szolgáltatónál érvényes SIP azonosítóját. Ezzel a SIP azonosítóval pedig notebook-on, PDA-n, vagy akár egy arra képes mobiltelefonon is igénybe veheti ezt a funkciót. Így akár az is elképzelhetô, hogy amíg a felhasználó nincs számítógépközelben, de szeretné az üzeneteit megkapni, addig elindítja a weboldalon a klienseit, beállítja a SIP címét és napközben a 3G hálózaton keresztül az okostelefonján kíséri figyelemmel a partnerektôl kapott üzenetet. További többletfunkcióként a szolgáltatás azt is biztosítja a felhasználók számára, hogy az IMS-ben regisztrált SIP kliensükön ne csak fogadni tudják az üzenetetek, hanem arról küldhessenek is. Ezeket az üzeneteket a szerver SIP formátumban kapja meg és az adott üzenetküldô rendszer formátumába való átalakítása után továbbítja a címzettnek A szolgáltatás integrálása az IMS-be A szolgáltatás IMS-be történô integrálásával kapcsolatban két megközelítés alkalmazható. Az elsô szerint a szolgáltatást nyújtó szerver az IMS szerves részét képezi, vagyis alkalmazás szerverként van implementálva, az operátor által megfelelôen a rendszer illesztve és hitelesítve. Mivel az IMS-en belül általában az Internet felé nem publikus IP címeket használnak, ezért a szervernek rendelkeznie kell egy, az IMS-ben érvényes IP címmel, továbbá egy publikus IP címmel is, amelyen keresztül a webszolgáltatást nyújtja. A második megközelítés ilyen szempontból könnyebben megvalósítható és nagyobb szabadságot biztosít egy esetleges továbbfejlesztéshez is, viszont a szerveren futó SIP funkciók bonyolultabbá válnak. Ebben a megoldásban a szerver az IMS szolgáltatásait kliensként veszi igénybe. Tehát ugyanúgy regisztrálnia és hitelesítenie kell, mint egy hagyományos IMS-kliensnek. Viszont ekkor a szerver tetszôleges hálózatról kapcsolódhat, és a funkciók bôvítése is egyszerûbb, mert függetlenné vált az IMS architektúrától. Az általunk ismertetett megvalósítás mindkét módon biztosítani tudja a szolgáltatást, vagyis fel van készítve az IMS-ben használatos hitelesítési eljárásokra. Az elsô módszert alkalmazva pedig az ezeket implementáló modulok nem hívódnak meg Az IM kliensek SIP konverziója A megvalósított szolgáltatás egyik alapvetô funkciója, hogy különbözô, a felhasználók körében elterjedt üzenetküldô rendszereket támogasson. Ennek következményeként az alkalmazás szervernek eltérô típusú IM fiókokat kell tudnia futtatni, és a fiókokhoz tartozó protokollon keresztül az IM szerverekkel kommunikálni. Mivel ezek a protokollok jelentôsen eltérnek egymástól, ezért minden egyes IM fiókot külön-külön implementálni kell. A szerver mûködésének könnyebb átláthatósága és a késôbbi továbbfejlesztési lehetôségek támogatásának érdekében azonban szükséges, hogy magasabb absztrakciós szinten egységesen lehessen kezelni az eltérô IM fiókokat. Az egységes menedzselhetôséget esetünkben a C# nyelv Interface elemének használata biztosítja. Ennek segítségével, bár mindegyik IM fiók külön modulként valósul meg, mégis egy közös felületen keresztül lehet ôket vezérelni. A megoldásnak számos elônye van, melyek közül a két legfontosabb a következô: Az egyes modulok konkrét megvalósítása a rendszer mûködésének szempontjából tetszôleges lehet. Tulajdonképpen az IM fiók egy, a rendszerhez illesztett fekete doboz, amely az elôre definiált funkciókat biztosítja a rendszer felé. Ugyanakkor az ellenkezô irányra is igaz, hogy a modult implementáló programozónak nem kell ismernie a rendszer egészének a mûködését, csupán a követelményeknek megfelelôen kell megvalósítania a modult. Az elôzô pont arra mutat rá, hogy az egyes fiókok fejlesztése modulárisan, egymástól függetlenül, párhuzamosan történhet. Emellett a másik fô elôny, hogy ez a megoldás a jövôbeni bôvítéseket és továbbfejlesztéseket is maximálisan támogatja. Ha ugyanis a késôbbiek során egy új (lehet, hogy jelenleg még nem is létezô) IM LXIII. ÉVFOLYAM 2008/10 41
7 HÍRADÁSTECHNIKA rendszer támogatásával kell kiegészíteni a szolgáltatást, akkor csak annyit kell tenni, hogy az adott protokoll szerint mûködô, a közös interfészt megvalósító modult a rendszerhez kell illeszteni. Mivel az implementálandó funkciók azonosak a többi moduléval, ezért a szolgáltatáslogikát megvalósító kódban nincs szükség módosításra. Az IM modulokat megvalósító osztályoknak tehát egy közös interfészt kell implementálniuk, amely a következô funkciókat definiálja: Üzenet fogadása: a moduloknak biztosítaniuk kell egy eseményt, amelyet egy beérkezô szöveges üzenet vált ki. Erre az eseményre a logikát futtató kód feliratkozik, és bekövetkeztekor a megfelelô folyamatokat elindítja. Bár az IM modulokban eleve eseményként jelentkezik egy üzenet beérkezése, azonban pusztán ezek továbbítása nem elegendô, mert az eltérô rendszerekben másmás formátumban hívódnak meg. Az interfészben lévô definíció biztosítja azt a közös formátumot, amelyre az egyes modulok átalakítják a saját eseményüket. Üzenet küldése: a metódus két paramétert definiál, a címzett nevét és a szöveges üzenet tartalmát. Ezen adatok birtokában az egyes IM rendszerekben már lehetséges az üzenet elküldése (bár a konkrét megvalósítás eltérô lehet). Partnerek listázása: a modul az adott felhasználóhoz tartozó partnerek azonosítóiból létrehoz egy listát. A fôprogram a listát az interfészen keresztül lekérdezi és a kapott adatokkal feltölti a weboldal megfelelô elemeit Webes felhasználói felület A szolgáltatást a felhasználók részben webes felületen keresztül tudják elérni. Ehhez egy tetszôleges számítógépen futtatott, tetszôlegesen választott böngészôre van csak szükség. A webszerver a felhasználót elôször a belépési oldalra irányítja át. Ezen az oldalon kell megadni a szolgáltatás igénybevételéhez szükséges név- és jelszópárost. Ha még nem rendelkezik ilyennel, akkor a leendô felhasználó az új fiókot is itt tudja létrehozni. Miután a felhasználó sikeresen belépett vagy létrehozta az új fiókot, a szerver átirányítja a klienst az egységes üzenetkezelô szolgáltatás igénybevételét biztosító oldalra. A három, jól elkülönülô egységbôl összeálló oldal felépítése a 4. ábrán látható. A vezérlô panelból ( Control ), az IM fiókokat adminisztráló panelból ( Accounts ) és az üzeneteket kezelô panelból ( Chat ). A felhasználó az Accounts panelen tudja beállítani, hogy a szolgáltatás igénybevétele során milyen IM fiókokat szeretne futtatni. A Control panelen tudjuk az IM fiókjainkat aktiválni, valamint itt kapcsolható be a mobil SIP kliensre való továbbítás is. A Chat panel akkor válik aktívvá, miután a felhasználó elindította az IM fiókokat. Ezután a beérkezô szöveges üzenetek ezen a panelen jelennek meg és válasz küldésére is itt van lehetôség. A panel jobb felén találhatóak az üzenetküldéshez szükséges elemek, a bal felén pedig az üzenetek megjelenítését végzô mezô kapott helyet. 4. ábra A webes felhasználói felület 42 LXIII. ÉVFOLYAM 2008/10
8 5.5. SIP-üzenetszolgáltatás A megvalósított IM alkalmazás egyik legjelentôsebb fejlesztése a különbözô üzenetküldô szolgáltatások egységes, IMS-be integrált kezelése. A kommunikáció és az üzenetek SIP-szabvány szerinti megvalósítása lehetôvé teszi, hogy a szolgáltatás használatát kiterjesszük tetszôleges SIP-kompatibilis készülékre, például egy mobileszközre. A felhasználó a webes felületen tudja aktiválni a szolgáltatás azon funkcióját, amely a különbözô IM-fiókokba beérkezô szöveges üzeneteket továbbítja az IMSen keresztül a felhasználó SIP-eszközére, valamint az eszközrôl érkezô üzeneteket értelmezi és a megfelelô IM-fiókon keresztül kiküldi. A kommunikáció az IMS-be beregisztráló SIP-eszköz és az IMS-be integrált alkalmazásszerver között MESSAGE üzeneteken keresztül valósul meg. A MESSAGE csomag body része tartalmazza az IM üzenet küldôjét, címzettjét és magát az üzenetet. 6. Összefoglalás Cikkünkben elôször áttekintettük a SIP protokollt, az IMS rendszert, majd bemutattuk a különféle IM rendszereket, végül pedig ismertettük az általunk kidolgozott rendszer felépítését, mûködését. Célunk egy, a jelen kor kihívásait kielégítô távközlési szolgáltatás kidolgozása volt. A rendszer mind szolgáltatói, mind felhasználói oldalról nézve nyújt olyan szolgáltatásokat, amelyek más már létezô alkalmazásokban nem, vagy csak korlátozottan érhetôek el. A szolgáltatók szemszögébôl nézve az IMS-rendszerbe való integráltság a legnagyobb újítás. Az IMS-rendszer elôreláthatóan a jövô távközlésének egyik alappillére lesz, számos szolgáltatását ebben a rendszerben is ki lehet használni. Másik elônyös része a rendszernek a moduláris felépítés, ami könnyû bôvíthetôséget, jó skálázhatóságot eredményez, ami elengedhetetlen egy mai szolgáltatásnál. Felhasználói oldalról nézve a megoldás jellemzôje, hogy nemcsak egy hálózattal képes egyszerre kommunikálni (mint például az MSN Web Messenger), hanem többel is. A Mobil SIP kliens segítségével pedig olyankor is kommunikálhatunk partnereinkkel, amikor nem vagyunk számítógép-közelben. A szerzôkrôl SZABÓ SÁNDOR tanársegéd a BME Híradástechnika Tanszékén, diplomáját is itt szerezte 2000-ben. Állami ösztöndíjas PhD hallgatóként több hazai és nemzetközi kutatási projektben vett részt tôl a Mobil Innovációs Központ projektvezetôje. Részt vesz több mobil hírközléssel kapcsolatos tárgy oktatásában. Kutatási témája az IMS (IP Multimedia Subsystem) és a mobil felhasználók mozgásának modellezése. LENDVAI KÁROLY doktorandusz a BME Híradástechnika Tanszékén, MSc fokozatát is itt szerezte 2008-ban. Az utóbbi években részt vett több hazai és nemzetközi konferencián, dolgozott számos kutatási, fejlesztési projektben. Kutatási területei közé tartozik a transzport protokollok vezetéknélküli környezetben történô optimalizálása, illetve az IMS alapú multimédia szolgáltatások vizsgálata. Irodalom [1] május 5. [2] április 24. [3] április 26. [4] SIP Standard, RFC [5] Gonzalo Camarillo, Miguel A. Garcia-Martin: The 3G IP Multimedia Subsystem, Wiley, [6] Bóta Gergely, Khoór Bence, Lendvai Károly, A Skype és SIP protokollok közötti átjárhatóság vizsgálata, BME TDK [7] április 20. [8] április 20. [9] április 21. LXIII. ÉVFOLYAM 2008/10 43