CAMEL - inteligencja w sieciach GSM

Rozwiązania z użyciem sieci IN zakładają fizyczny rozdział pomiędzy częścią komutacyjną a platformą, odpowiedzialną za realizację odpowiedniej usługi IN. Komunikacja między węzłami przełączającymi a węzłami IN odbywa się przy wykorzystaniu protokołu INAP (Intelligent Network Application Part), opartego na systemie sygnalizacji nr 7. Niestety INAP, pomimo ulepszania go przez niektórych producentów (np… SINAP, czyli Siemens INAP), nie pozwalał na mobilność usług (zwaną również roamingiem usług) w sieciach GSM - głównie ze względu na brak kompatybilności pomiędzy różnymi wersjami tego protokołu (inne wersje dla różnych kontynentów, a nawet operatorów). Dlatego abonent nie mógł korzystać z usług IN poza granicami sieci swojego operatora GSM. Problem ten został rozwiązany dopiero poprzez wprowadzenie technologii CAMEL.

CAMEL (Customized Application for Mobile network Enhanced Logic) stanowi rozszerzenie funkcjonalności sieci GSM o koncepcje IN, a dzięki wykorzystaniu zestandaryzowanych protokołów telekomunikacyjnych pozwala operatorom na świadczenie specyficznych usług nawet poza obszarem własnej sieci. Koncepcja CAMEL nie wprowadziła zmian w architekturze sieci IN, a jedynie rozszerzyła funkcjonalność poszczególnych jej elementów oraz dodała pojęcia sieci macierzystej HPLMN (Home Public Land Mobile Network), obcej (VPLMN - Visited PLMN) i pośredniczącej (IPLMN - Interrogating PLMN). Komunikacja pomiędzy elementami platformy IN odbywa się przy wykorzystaniu protokołu CAP (CAMEL Application Part), który nie tylko rozszerza możliwości protokołu INAP, ale przede wszystkim zapewnia wspólną płaszczyznę wymiany danych między jednostkami IN, należącymi do sieci GSM różnych operatorów.

Dane użytkownika IN, przechowywane w rejestrze HLR (Home Location Register), zawierają dodatkowe informacje zawarte w rekordzie CSI (CAMEL Subscriber Information). Zapis taki składa się z adresu węzła SCP (Service Control Point), który będzie odpowiedzialny za realizację usługi dla danego użytkownika; identyfikatora usługi Service Key; parametru Default Handling, określającego procedurę realizowaną w razie wystąpienia błędu przy wykonywaniu usługi IN oraz wartość TDP, definiującą moment, w którym SSP (Service Switching Point) powinien rozpocząć dialog z SCP. CSI jest przesyłany do VLR w momencie aktualizacji informacji o lokalizacji abonenta, zaś do GMSC w przypadku połączenia przychodzącego do użytkownika IN.

Fazy rozwoju

Rozwój CAMEL jest realizowany w fazach. W każdej z nich jest zwiększana funkcjonalność sieci, choćby przez zdefiniowanie nowych wiadomości w ramach protokołu CAP czy dodanie nowych jednostek funkcjonalnych do platformy IN. Wiąże się to oczywiście z możliwością świadczenia przez sieć CAMEL nowych usług. W fazie pierwszej CAMEL obsługuje połączenia przychodzące i wychodzące, przekierowywanie połączeń (oparte na porze dnia i lokalizacji abonenta dzwoniącego), odtwarzanie zapowiedzi słownych oraz procedurę ATI (Any Time Interrogation), pozwalającą rejestrowi HLR na sprawdzenie aktualnego stanu i lokalizacji abonenta IN, co może zostać później wykorzystane do realizacji specyficznych usług oraz wyzwalania określonych operacji sieci IN przy wysyłaniu SMS-ów (np… Głosowanie przez SMS). Faza druga wzbogaciła sieci CAMEL w możliwość interakcji z użytkownikiem przy wykorzystaniu zapowiedzi słownych i tonów. Stało się to dzięki dodaniu do architektury IN: jednostki funkcjonalnej SRF (Specialized Resource Function - osobny węzeł albo dodatkowy moduł w SSP), a także monitorowania i weryfikowania połączeń (screening and monitoring functions).

Logikę usługi w CAMEL 2 wzbogacono w narzędzie mające wpływ na naliczanie opłaty za połączenia (dodatkowe wiadomości w protokole CAP). W fazie pierwszej funkcje te musiały być realizowane za pomocą protokołu INAP. Realny stał się również niezależny od połączenia dialog USSD (Unstructured Supplementary Support Data) użytkownika z SCP, który może być inicjowany przez obie strony. Jeśli abonent znajduje się w sieci VPLMN, CAMEL 2 pozwala na prezentowanie mu zapowiedzi słownych w języku ojczystym. Usługi oparte na skróconym wybieraniu są również dostępne w roamingu.

Faza trzecia CAMEL pozwala abonentom komórkowym GSM na korzystanie z pełnego portfolio swoich usług IN nawet na terenie obcej sieci. W architekturze CAMEL 3 uwzględniono specjalne jednostki funkcjonalne, odpowiedzialne za współpracę z częścią pakietową sieci GSM (np… gprsSSP). Pozwoli to abonentom systemu pre-paid na korzystanie z GPRS oraz innych aplikacji opartych na tym rozwiązaniu (np… MMS) nawet w przypadku roamingu. Faza trzecia to również usługi związane z lokalizacją użytkownika.

W fazie czwartej nastąpiła integracja sieci IN z częścią pakietową sieci GSM oraz rozszerzono możliwości naliczania opłat za połączenia, kontroli wysyłanych i odbieranych wiadomości SMS (np… Monitorowanie SMS-ów przychodzących). Dotąd odpowiednia reakcja sieci IN mogła być wyzwalana jedynie przy wysyłaniu SMS-a. W Polsce wszyscy operatorzy telefonii komórkowej dodali funkcjonalność CAMEL do swoich sieci inteligentnych. Nie spowodowało to znacznego zwiększenia portfolio świadczonych usług, ponieważ większość popularnych dzisiaj serwisów IN (VPN, freephone, pre-paid, rozbudowane przekierowania) może być z powodzeniem realizowana przy wykorzystaniu protokołu INAP. CAMEL fazy pierwszej pozwolił jednak na oferowanie części z tych usług klientom znajdującym się w zasięgu obcych sieci komórkowych. Pierwszym efektem owych przemian były reklamy telewizyjne, przedstawiające zadowolonych abonentów systemu pre-paid, korzystających ze swoich telefonów nawet podczas urlopu w tropikalnych krajach. W miarę wprowadzania kolejnych generacji technologii CAMEL liczba oferowanych w ten sposób usług zwiększała się, a jednocześnie pojawiły się całkiem nowe, bardziej atrakcyje aplikacje zwiększające konkurencję między operatorami.

Jak to działa?

Zatem jak wygląda procedura zestawienia połączenia przy współpracy z siecią IN? Przykładem niech będzie sytuacja, w której abonent systemu pre-paid, znajdujący się w obcej sieci GSM, próbuje wykonać połączenie do użytkownika sieci PSTN (założenie przyjęte dla uproszczenia całej operacji).

Rozpoczynający połączenie abonent najpierw musi się zarejestrować w danej sieci GSM (krok 1 - zobacz rysunek poniżej). Podczas tej procedury dane z „domowego” rejestru HLR, zawierające m.in… CSI, są zapisywane w rejestrze VLR centrali MSC, w zasięgu której dany abonent się znajduje. Następnie abonent pre-paid inicjuje połączenie (krok 2), wybierając odpowiedni numer. Centrala MSC, sprawdzając jego dane w rejestrze VLR, znajduje zapis CSI, wskazujący, iż dany abonent jest użytkownikiem sieci IN. W efekcie MSC daje sygnał SSP do rozpoczęcia dialogu z SCP (krok 3). Po otrzymaniu stosownego zapytania w SCP zostaje uruchomiona procedura realizowanej usługi - w tym przypadku pre-paid: m.in… Sprawdzenie, czy dany użytkownik ma wystarczającą ilość środków na koncie do zrealizowania połączenia. Jeśli SCP nie zgłasza żadnych przeciwwskazań (krok 4), MSC zestawia połączenie do sieci PSTN, po czym użytkownicy mogą rozpocząć rozmowę (kroki 5 i 6).

W tym przykładzie abonent pre-paid mógł uzyskać połączenie, ponieważ jednostka SSP w sieci VPLMN była w stanie nawiązać dialog z SCP, należącym do innej sieci GSM. Stosowany wcześniej INAP nie dawał takich możliwości (m.in… brak informacji CSI z adresem odpowiedniego SCP). W przykładzie założono wykorzystanie protokołu CAP w wersji 2, w którym zostały zdefiniowane wiadomości, pozwalające na odpowiednie naliczanie opłat za połączenie. W przypadku protokołu CAPv1 procedury te były wykonywane po stronie HPLMN.