Architektura usługowa IMS

Podobne dokumenty
Architektura usługowa IMS

Protokół SIP w pigułce. Marek Średniawa

Marek Średniawa Instytut Telekomunikacji PW

R 6. Dostęp HSUPA 12/ Wprowadzenie IMS 12/2007. Emulacja PSTN/ISDN. Usługi dostarczania

Ewolucja IMS i podsumowanie

Architektura IMS. Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Marek Średniawa Instytut Telekomunikacji PW

NGN/IMS-Transport (warstwa transportowa NGN/IMS)

Usługi IMP i konferencyjne

Realizacja usług w IMS

Podstawy IMS (IP Multimedia Subsystem)

Sieci Komórkowe naziemne. Tomasz Kaszuba 2013

Ewolucja TV. Personalizacja. Telewizja interaktywna. Konwergencja. WebTV. Treści na Ŝądanie. Komunikacja. Tradycyjna TV

7.2 Sieci GSM. Podstawy GSM. Budowa sieci GSM. Rozdział II Sieci GSM

Architektura usługowa IMS Marek Średniawa

Instytut Telekomunikacji PW. NGN od ISUP do BICC Materiały wykładowe do użytku wewnętrznego

Ewolucja TV. Personalizacja. Telewizja interaktywna. Konwergencja. WebTV. Treści na żądanie. Komunikacja. Tradycyjna TV

IP Multimedia Subsystem

Wspólna architektura 3G/NGN 2005 Wykorzystanie wspólnej architektury serwer/brama 3G dla sieci stacjonarnych przewodowych i mobilnych bezprzewodowych

1. Wprowadzenie Środowisko multimedialnych sieci IP Schemat H

3GPP: Ewolucja UMTS. Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Protokół SS7 - co to za licho i jak działa na styku z TP

Protokół SIP w pigułce. Marek Średniawa

Ośrodek Kształcenia na Odległość OKNO Politechniki Warszawskiej 2015r.

Ewolucja usług telekomunikacyjnych

NGN IMS (IP Multimedia Subsystem) Materiały wykładowe do użytku wewnętrznego

Architektura systemu teleinformatycznego państwa - w. 7

(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

Sieci Następnej Generacji (wybrane zagadnienia)

(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

Technologia VoIP w aspekcie dostępu do numerów alarmowych

HomeNetMedia - aplikacja spersonalizowanego dostępu do treści multimedialnych z sieci domowej

Księgarnia PWN: Mark McGregor Akademia sieci cisco. Semestr szósty

Projektowanie zabezpieczeń Centrów Danych oraz innych systemów informatycznych o podwyższonych wymaganiach bezpieczeństwa

(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

Architektura i zasada działania systemu IP Multimedia Subsystem. Robert Janowski * Warszawska Wyższa Szkoła Informatyki

(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

Integracja: klucz do profesjonalnych sieci nowej generacji

Standardy w obszarze Internetu Przyszłości. Mariusz Żal

(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) PL/EP (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

co to oznacza dla mobilnych

Transmisja danych multimedialnych. mgr inż. Piotr Bratoszewski

Dr Michał Tanaś(

NGN SIGTRAN (Signalling Transport)

Sygnalizacja Kontrola bramy Media

Charakterystyka podstawowych protokołów rutingu zewnętrznego 152 Pytania kontrolne 153

Cloud Transcoding Nowe Paradygmaty, Wysoka Dostępność i Wskaźniki ROI. Maj 2017

Specjalność: Sieci komputerowe (SK)

Telekomunikacyjne Sieci

PRACA DYPLOMOWA MAGISTERSKA. Modele implementacji usług w architekturze IMS

Bezpieczny system telefonii VoIP opartej na protokole SIP

Planowanie telefonii VoIP

MMTel Multimedia telephony AUIMS

Oblicza konwergentnej infrastruktury czyli przypadki kiedy = 3

Serwery. Autorzy: Karol Czosnowski Mateusz Kaźmierczak

jest protokołem warstwy aplikacji, tworzy on sygnalizację, aby ustanowić ścieżki komunikacyjne, a następnie usuwa je po zakończeniu sesji

SIECI KOMPUTEROWE. Dariusz CHAŁADYNIAK Józef WACNIK

Katedra Teleinformatyki

(12) TŁUMACZENIE PATENTU EUROPEJSKIEGO (19) PL (11) (96) Data i numer zgłoszenia patentu europejskiego:

Wirtualizacja sieci - VMware NSX

Szerokopasmowy, mobilny dostęp do Internetu w Polsce. dr inż. Adam Kuriaoski Prezes Aero2, Mobyland, CenterNet

SIP: Session Initiation Protocol. Krzysztof Kryniecki 16 marca 2010

Kurs OPC S7. Spis treści. Dzień 1. I OPC motywacja, zakres zastosowań, podstawowe pojęcia dostępne specyfikacje (wersja 1501)

System UMTS - usługi (1)

Wirtualizacja zasobów IPv6 w projekcie IIP

1 Implementowanie i konfigurowanie infrastruktury wdraŝania systemu Windows... 1

Agenda. 1. Ewolucja GSM -> UMTS 2. Założenia LTE 3. Protokoły 4. E-UTRAN 5. EPC elementy, zadania, funkcje

Sieci komputerowe. Wstęp

GTS Transmisja Danych

Ilość sztuka 1 PBX/IP Opis minimalnych wymagań 1 W zakresie sprzętowym 1.1 Porty: - Min 1 port WAN - RJ-45 (10/100Base-TX, automatyczne wykrywanie)

Serwer komunikacyjny SIP dla firm

PureSystems zautomatyzowane środowisko aplikacyjne. Emilia Smółko Software IT Architect

2007 Cisco Systems, Inc. All rights reserved.

Implementowanie zaawansowanej infrastruktury serwerowej Windows Server 2012 R2

Telefonia Internetowa VoIP

WYMAGANIA TECHNOLOGICZNE W ODNIESIENIU DO SYSTEMÓW TELEKOMUNIKACYJNYCH I TELEINFORMATYCZNYCH W OBSZARZE SIŁ ZBROJNYCH

Sieci Inteligentne (IN) Sieci Następnej Generacji (NGN) Telefonia IP H.323 i SIP Architektura usługowa IMS

Szkolenie autoryzowane. MS Administracja i obsługa Windows 7. Strona szkolenia Terminy szkolenia Rejestracja na szkolenie Promocje

Program Telekomunikacji Polskiej Partnerstwo BB dla Województwa Zachodniopomorskiego

Przetwarzanie danych w chmurze

Virtual Grid Resource Management System with Virtualization Technology

Instytut Informatyki Politechniki Śląskiej. Sieci konwergentne. Andrzej Grzywak

Integracja systemów Unified Communications z platformami usługowymi operatorów

PORADNIKI. Architektura bezprzewodowego systemu WAN

PLNOG 2009r. Wyzwania i dobre praktyki w budowaniu oferty i infrastruktury głosowej. Przemysław Mujta Crowley Sebastian Zaprzalski Datera

SEKCJA I: Zamawiający

Dane bezpieczne w chmurze

SERWERY KOMUNIKACYJNE ALCATEL-LUCENT

Technika IP w sieciach dostępowych

Moxa Solution Day 2011

Sygnalizacja Kontrola bramy Media

Sieci urządzeń mobilnych

Automatyzacja procesów biznesowych Andrzej Sobecki. ESB Enterprise service bus

ZiMSK. VLAN, trunk, intervlan-routing 1

Platforma Integracji Komunikacji

USŁUGI DODATKOWE W SIECIACH BEZPRZEWODOWYCH VoIP oraz multimedia w sieciach WiFi problemy

ROZPORZĄDZENIE MINISTRA INFRASTRUKTURY 1) z dnia r.

Transkrypt:

Architektura usługowa IMS Marek Średniawa UTE semestr zimowy 2017/2018

IMS - motywacja Zamiar: konkurowanie z Internetem przez likwidację jego braków Zapewnienie QoS, bezpieczeństwa i mechanizmów taryfikacji Zintegrowane usługi multimedialne IMS jako uniwersalna architektura usługowa Masowe aplikacje czy uniwersalna platforma usługowa Kluczowy problem elastyczne środki projektowana i udostępniania usług Otwartość dla niezależnych usługodawców kontrola udostępniania usług Integracja usług Bezproblemowy dostęp do usług mobilny i stacjonarny Problem: kto zapewni globalny IMS i do kogo należą klienci?

3GPP IP Multimedia Subsystem - IMS IMS wprowadzony przez 3GPP jako część UMTS Release 5 ETSI TISPAN definiuje platformy usługowe NGN dla wszystkich sieci wykorzystujących sieci IP OMA (Open Mobile Alliance) definiuje usługi i mechanizmy usługowe (enablers) IMS Nakładka nad sieciami GPRS udostępniająca uniwersalne środowisko usługowe IP dla mobilnych usług multimedialnych VoIP, wideotelefonia, wideokonferencje, mobilne treści multimedialne IMS protokoły: SIP (Session Initiation Protocol) do sterowania sesjami Diameter - AAA (Authentication, Authorisation & Accounting) Inne: COPS, SDP, RTP, RTCP, MEGACO/H.248,

R 99 R 4 R 5 R 6 R 7 R 8 Definicja UTRAN Separacja płaszczyzn Architektura IMS Druga faza IMS Uwzględnienie Podstawowe funkcje usługowe 3G Podstawa dla sterowania i użytkownika w sieci szkieletowej Usługi multimedialne wykorzystujące IP Dostęp HSDPA Dostęp HSUPA Wiele nowych funkcji usługowych przewodowego dost. szerokopasmowego Zachowanie ciagłości Common IMS wczesnych wdrożeń Pierwsze kroki ku realizujących w pełni połączenia (Voice Call sieci 3G oparciu działania na założenia sieci 3G Continuity) IP Usługi multimedialne wykorzystujące IMS 12/1999 3/2001 3/2002 12/2004 2007 2009 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 Rok Wprowadzenie IMS Szczegółowa definicja architektury Podstawowe usługi R 1 2006 OSS, dane użytk.ngn, kontrola przeciążeń, QoS, bezpieczeństwo R 2 12/2007 Emulacja PSTN/ISDN Usługi dostarczania treści: IPTV, strumieniowanie,.. Optymalizacja wykorzystania zasobów Konsolidacja VoIP Ewolucja usług IPTV,.. Ultra szerokopasmowy dostęp do NGN Współpraca z sieciami NGN - IMS i nie-ims R 3

Od IETF SIP. Serwer SIP Proxy DNS AS - Serwer aplikacyjny SIP Żądanie Sieć IP/Internet Odpowiedź Agent użytkownika SIP - UA Agent użytkownika SIP - UA Agent użytkownika SIP UA Agent użytkownika SIP - UA

do 3GPP IMS SIP DNS AS serwer aplikacyjny SIP DNS HSS P-CSCF Sieć szkieletowa IP z QoS I-CSCF S-CSCF Agent użytkownika SIP Agent użytkownika SIP Serwer aplikacji SLF

Idea IMS: próba przejęcia kontroli nad usługami IP A B A B IP Sterowanie IMS Serwer aplikacyjny Serwer aplikacyjny Sieć IP umożliwia swobodną komunikację między punktami końcowymi IMS pozwala sterować usługami w sieci IP za pomocą protokołu SIP

IMS - sterowanie usługami IP/GPRS IMS Sygnalizacja SIP Transport RTP Sieć pakietowa GPRS Sieć z komutacją kanałów - GSM

Motywacja IMS bogate usługi, np. VoIP Serwery aplikacyjne (AS) Serwer IM Serwer Obecnoś ci Serwer obsługi sesji/połączeń Inne AS IMS Sygnalizacja SIP Transport RTP Sieć pakietowa

Architektura 3GPP IMS P-CSCF określa system macierzysty; pośredniczy przy żądaniach I-CSCF Określa właściwy Serving-CSCF HSS Przechowuje profil i dane użytkownika (usługi, mobilność, itp..) Serwery Aplikacji Wszystkie usługi realizowane przez system macierzysty usługi dodatkowe Brama Parlay i związane z nią usługi Feature Interaction and Service Brokering obsługa interfejsów do portali internetowych UE Sieć wizytowana przez ab. wywołującego Sieć dostępowa P-CSCF SIP Sieć macierzysta ab.wywołującego Diameter HSS AS Diameter SIP Diameter I-CSCF SIP ISUP/IP SGW S-CSCF SIP BGCF SIP MGCF Płaszczyzna usługowa ISUP/MTP Płaszczyzna sterowania PSTN H.248 PCM Sieć Szkieletowa IP VoIP RTP transport strumienia mediów MGW Płaszczyzna transportowa HSS Home Subscriber Server CSCF Call Session Control Function BGCF Breakout Gateway Control Function MGCF Media Gateway Control Function S-CSCF Koordynuje połaczenie i usługi dla terminala BGCF Określa najlepszy ruting do PSTN MGCF/MGW Sterowanie i funkcje bramy medialnej sterowanie transport

Realizacja usług w IMS

IMS aspekt usługowy Interpersonalne usługi multimedialne Wymiana plików dowolnego typu Głos, dane, wideo Nowe usługi Bogate połączenia uwzględnienie kontekstu komunikacji Push-to-Talk, Push-to-See IP Centrex Strumieniowanie mediów Zintegrowane usługi wymiany wiadomości Współdzielenie mediów i aplikacji Gry sieciowe Integracja usług Głos, dane, wideo z wbudowaną bogatą obecnością Lokalizacja, dostępność, preferencje,

Narzędzia IMS = uniwersalne serwery aplikacji IMS IMS celowo nie normalizuje specyficznych aplikacji Zdefiniowane główne interfejsy AS - IMS jako stacja dokująca dla serwerów aplikacji OMA (Open Mobile Alliance) normalizuje usługi IMS Presence, Group Management, Instant Messaging (IM), Push to Talk over Cellular (PoC) Wypracowany zbiór wspólnych serwerów narzędzi IMS do wykorzystania przy realizacji złożonych usług Główne narzędzia dla IM, PoC i wideopołączeń XML Document Management System (XDMS) do konfigurowania grup Serwer obecności - Presence Server (PS) Zarządzanie urządzeniami - Device Management (DM)

IMS sposoby realizacji usług Usługi SIP Serwery aplikacji SIP IMP PoC (Push-to-talk over Cellular) albo PTT (Push-To-Talk) konferencja ad hoc 3PCC Usługi IN CS1+ CAMEL i CAP IM SSF Usługi dostarczane przez strony trzecie Parlay/OSA i Parlay X API Zewnętrzne serwery aplikacji W sieci macierzystej, samodzielne i w sieciach zewnętrznych

Architektura usługowa IMS AS AS SCIM Sh Sewer SIP Application aplikacji SIP Server ISC HSS HSS Cx S- S-CSCF ISC OSA OSA service service capability capability server server (SCS) (SCS) Serwer OSA aplikacji application OSA Si ISC Mr OSA API MAP IM IM --SSF SSF CAP MRFC MRFC CAMEL Camel Service Environment Environment

Warstwy IMS: Transport, sterowanie sesjami, aplikacje Płaszczyzna Aplikacji SIP AS SIP AS Parlay AS Parlay API OSA GW CAMEL CSE CAP API IM SSF Płaszczyzna sterowania HSS P-CSCF I-CSCF S-CSCF MRFC Płaszczyzna użytkownika MRFP B-GW SIP Diameter PSTN H.248 / MEGACO RTP

Modele pracy serwera aplikacyjnego AS S-CSCF uruchamia usługi wykorzystując tzw. Wyzwalacze (triggers) Tryby działania AS jako docelowy UA np. serwer treści jako inicjujący UA np. wake up server w roli pośrednika np. przekazywanie połączenia w roli B2BUA np. w Click2Dial Rola AS zależy od jego trybu działania Serwer proxy 3rd Party Call Control B2B UA Implementacja AS zależy od charakteru usługi decyzja o modelu pracy serwera podejmowana podczas projektowania usługi

Struktura profilu użytkownika w HSS

3GPP TS 23.218 Wyzwalanie aplikacji - wyzwalacze Wyzwalacze - TP - Trigger Points każda znana i nieznana metoda protokołu SIP typ rejestracji użytkownika rodzaj wiadomość REGISTER pierwsza rejestracja, rerejestracja, de-rejestracja wystąpienie lub brak któregoś z elementów nagłówka wiadomości treść znanego lub nieznanego elementu nagłówka wiadomości oraz analiza adresu odbiorcy (Request-URI) kierunek wysyłania wiadomości Parametry opisu sesji w SDP Wyzwalacz składa się z jednego lub więcej punktów wyzwalania usługi SPT - Service Point Trigger SPT - wybrany element sygnalizacji SIP, który może posłużyć do rozpoznania usługi

Service Point Trigger Service Points of Interest ConditionNegated: boolean Group: list of integer Request-URI SIP Method SIP Header Session Case Session Description RequestURI: string SIPMethod: string Header: string Content: string SessionCase: enumerated Line: string Content: string

Identyfikacja w UMTS

Relacja między identyfikacjami użytkownika Public User Identities sip:marek@mydomain.com ms@mobile.com tel:+48 22 8259820 Abonent IMS Private User Identity sip:ms@pw.com tel:+48 602 210799

Relacja między identyfikacjami użytkownika a profilami usługowymi użytkownika sip:marek@mydomain.com Profil usługowy 1 Abonent IMS ms@mobile.com Private User Identity tel:+48 22 8259820 Public User Identities sip:ms@pw.com Profil użytkownika związany z Prywatną Identyfikacja Użytkownika i zbiorem Publicznych Identyfikacji Użytkownika. tel:+48 602 210799 Profil usługowy 2 Profil użytkownika

Identyfikacja w IMS Potrzeba unikalnej identyfikacji W IMS rozróżnia się identyfikację publiczną i prywatną Identyfikacja publiczna Użytkownik IMS ma więcej niż jedną identyfikację publiczną PUI (Public User Identity) SIP URI lub TEL URI sip:+48-8323546@telekom.pl; user=phone tel:+48-22-8323546 TEL URI wymagane do połączeń IMS-PSTN Co najmniej jeden TEL URI i jeden SIP URI na użytkownika

Public Service Identity (PSI) Podobna do publicznej identyfikacji użytkowników, ale przydzielana usługom (AS serwerom aplikacji), a nie użytkownikom Używane do identyfikacji specyficznych serwerów aplikacji (enablers), takich jak obecność czy serwery komunikacji grupowej Format SIP URI lub TEL URI sip: songdownload@t-online.de, presence@t-online.de, chat@partner.de tel: +49-900-123-456 PSI traktowane jako PUI - bezpośredni kierowanie żądań SIP do właściwego AS

Taryfikacja w IMS

Taryfikacja w IMS Dwa modele: Offline Online Offline Informacje taryfikacyjne zbierane po sesji Użytkownik otrzymuje faktury w cyklu miesięcznym Online Elementy IMS współpracują z systemem taryfikacji w czasie rzeczywistym System taryfikacji w czasie rzeczywistym prowadzi interakcję z kontem użytkownika 3GPP TR 23.815 (Charging implications of IMS architecture)

Ewolucja IMS

Wizja sieci NGN w ETSI Integracja sieci mobilnych i stacjonarnych za pomocą wspólnej platformy IMS Uniwersalna wielousługowa, wieloprotokołowa sieć IP Neutralność dostępowa Dostęp bezprzewodowy i przewodowy, mobilny i stacjonarny Zapewnienie QoS, bezpieczeństwa i niezawodności Zapewnienie współpracy z innymi sieciami Obsługa mobilności i nomadyczności użytkowników i urządzeń Uniwersalny dostęp do personalnego profilu usługowego Stały w dowolnym miejscu za pomocą różnych terminali

Założenia architektury TISPAN NGN Podejście oparte o koncepcję podsystemów: Elastyczność umożliwiająca wprowadzanie z czasem nowych podsystemów stosownie do potrzeb i kategorii usług Wykorzystanie dorobku innych ciał normalizacyjnych Komunikacja IP realizowana przez dwa podsystemy: Network Attachment Subsystem (NASS) Resource and Admission Control Subsystem (RACS) Pierwsze podsystemy usługowe: 3GPP IMS zaadaptowany do obsługi dostępu xdsl(wspólnie z 3GPP), do usług multimedialnych i emulacji usług PSTN/ISDN Podsystem emulacji PSTN/ISDN umożliwiający wymianę sprzętu TDM przy zachowaniu tradycyjnych terminali i symulacji usług PSTN/ISDN dla terminali IP

TISPAN a architektura sieci stacjonarnej NGN Dwa dodatkowe podsystemy: Network Attachment Subsystem (NASS) Wsparcie dla dostępu nomadycznego i zarządzaniu lokalizacjami za pomocą usług IP jak w sieciach stacjonarnych z uwzględnieniem systemów AAA Resource Admission Control Subsystem (RACS) Realizacja QoS Sterowanie bramami na granicach sieci Obsługa przejścia przez NATy zlokalizowane w sieciach u użytkowników

Architektura TISPAN NGN koncepcja podsystemów Applications Service Layer User profiles Core IMS Other subsystems User Equipment Network Attachment Subsystem Transport Layer Resource and Admission Control Subsystem PSTN/ISDN Emulation subsystem Other networks Transfer Functions

Charakterystyka ETSI TISPAN NGN Release 1 Wsparcie dla aplikacji SIPowych i nie SIPowych IMS dla konwersacyjnych aplikacji SIPowych Inne podsystemy dla innych rodzajów aplikacji Uniwersalność dostępowa Wsparcie dla realizacji złożonych modeli komercyjnego świadczenia usług Realizacja FMC w oparciu o IMS Wykorzystanie wyników i współpraca 3GPP, DSL Forum, MultiService Forum, OMA, ITU-T NGN FG, Parlay Podstawa - 3GPP IMS Release 6

FG NGN Zakres objęty Release 1 Service Stratum User Profile Functions Application Functions Other Multimedia Components Streaming Services Service and Control Functions Legacy Terminals GW Network Access Attachment Functions NAAF PSTN / ISDN Emulation IP Multimedia Component Resource and Admission Control Functions RACF Other Networks Customer Networks NGN Terminals Customer and Terminal Functions UNI Access Functions Access Transport Functions Edge Functions Core transport Functions Aspekty QoS i sterowanie QoS (Wymagania sygnalizację IP związaną z QoS) Transport Stratum Zakres architektury FG NGN Release 1 NNI Częściowo

Charakterystyka sieci NGN wg ITU-T Y.2001 Sieć pakietowa Realizacja usług telekomunikacyjnych Wykorzystanie wielu technik szerokopasmowych Uwzględnienie QoS w transporcie Oddzielenie funkcji sterowania usługami od funkcji transportowych Otwarty dostęp użytkowników do sieci i konkurujących usługodawców i oferowanych przez nich usług Obsługa mobilności i nomadyczności

Funkcje zarządzania Architektura NGN ITU-T wg Y.2011 Aplikacje ANI Funkcje wspomagania aplikacji i usług Profile usługowe użytkowników Warstwa usługowa Funkcje sterowania usługami Funkcje użytk. końcowego UNI NACF (Network Attachment Control Functions) Profile transportowe użytkowników Funkcje sterowania transportem Warstwa transportowa (szkielet i dostęp) RACF (Resource and Admission Control Functions) Funkcje transportowe NNI Inne sieci Sterowanie Media Zarządzanie

Wspólne elementy architektury funkcjonalnej ETSI TISPAN_NGN Release 1 Wspólne elementy te które mogą być wykorzystywane przez więcej niż jeden podsystem Dwa rodzaje elementów Występujące w 3GPP IMS Subscription Locator Function (SLF) Application Server Function (ASF) Charging and Data Collection Functions Nowe, zdefiniowane przez TISPAN User Profile Server Function (UPSF) Application Server Function (ASF) z interfejsem do RACS Interconnection Border Control Function (IBCF) Interworking Function (IWF) Charging and Data Collection Functions z interfejsem do IBCF

IMS IM&P MMTel Common IMS EPC UMTS HSPA DL HSPA UL HSPA + LTE LTE Adv Ewolucja ku NGN/4G/5G Szybki dostęp Sieć szkieletowa IP Usługi konwergentne R99 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 R11/12.. 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2015

Evolved Packet Core (EPC) Wielodostępowa sieć szkieletowa oparta na IP, wspólna dla sieci dost. zaufanych 3GPP: LTE-E-UTRAN, UMTS-UTRAN, GPRS-GERAN zaufanych nie-3gpp: WIMAX, CDMA2000/HRPD niezaufanych: WLAN Funkcje EPC Zapewnienie połączenia z domenami usługowymi IP IMS Internet i inne (np. P2P) NAS i bezpieczeństwo (AAA) Mobilność i zarządzanie połączeniami Sterowanie politykami QoS i taryfikacją (PCC) IMS Dostęp 3GPP EPC Internet Dostęp nie-3gpp Zaufany Zaufany / niezaufany Źródło: T.Magedanz, Fraunhofer-FOKUS

Sieci programowalne SDN (Software Defined Network) wirtualizacja funkcji sieciowych NFV (Network Functions Virtualization)

Konwergencja infrastruktury Przetwarzanie Zarządzanie Sieć Pamięć

Ewolucja metod przetwarzania Architektura wertykalna Rozwiązania zamknięte i specyficzne dla dostawców Architektura warstwowa Otwarte interfejsy

Idea NFV Niezależni dostawcy oprogramowania Message Router CDN Session Border Controller WAN Acceleration DPI Carrier Grade NAT Skoordynowana automatyczna i zdalna instalacja Firewall Tester/QoE monitor hiperwizory SGSN/GGSN PE Router BRAS Radio Network Controller Generyczne wysokowydajne serwery Generyczna pamięć o dużej pojemności Generyczne wysokowydajne przełączniki Ethernet Podejście klasyczne Podejście NFV - ETSI

Idea NFV NFV - Network Functions Virtualization nowy paradygmat zakładający, że funkcje sieciowe: Są implementowane przez oprogramowanie Działają na wspólnych zasobach serwerach W koncepcji NFV funkcje sieciowe: Mogą być przemieszczane na żądanie Nie wymagają specjalizowanego sprzętu

Koncepcja NFV Sposób na uelastycznienie i uproszczenie struktury sieci przez uniezależnienie od ograniczeń sprzętowych Tradycyjny model sieci: Urządzenia fizyczne v Model z wirtualizacją funkcji sieciowych: Urządzenia wirtualne v DPI BRAS GGSN/SGSN DPI CG-NAT GGSN/ BRAS SGSN Firewall PE Router Wirtualne urządzenia Orkiestracja, automatyzacja i zdalna instalacja Firewall CG-NAT Session Border Controller PE Router Funkcje sieciowe realizowane przez specyficzny sprzęt i oprogramowanie Jeden fizyczny węzeł przypisany do roli Znormalizowane serwery o wysokiej wydajności Funkcje sieciowe realizowane przez oprogramowanie na znormalizowanym sprzęcie Wiele ról realizowanych na tym samym sprzęcie Źródło: D. Lopez Telefonica I+D, NFV

Koncepcja NFV Network Functions Virtualization (NFV): architektura sieciowa wykorzystująca oprogramowanie do wirtualizacji rodzajów funkcji węzłów sieci jako komponentów, które mogą być łączone lub wiązane ze sobą w celu tworzenia usług Nowy paradygmat zakładający, że funkcje sieciowe: Są realizowane przez oprogramowanie Mogą działać na współdzielonych serwerach Mogą być przenoszone na życzenie Nie wymagają specjalnych rozwiązań sprzętowych ETSI Industry Specification Group odpowiedzialna za normalizację SDN źródło idei NFV NFV i SDN komplementarne

ETSI Architektura NFV (2012)

Architektura ETSI NFV i NFV MANO

Komponenty NFV Network Function (NF) Składnik funkcjonalny o precyzyjnie zdefiniowanych interfejsach i działaniu Virtualized Network Function (VNF) Programowa implementacja NF, która może zostać udostępniona w zwirtualizowanej infrastrukturze VNF Set Połączenie między VNF, np. brama abonencka VNF Forwarding Graph Powiązanie usług w sytuacji gdy kolejność połączeń sieciowych jest istotna, np. firewall, sterowanie równoważeniem obciążeń, NAT NFV Infrastructure (NFVI) Sprzęt i oprogramowanie niezbędny do udostępnienia, zarządzania i realizacji VNF uwzględniający przetwarzanie, komunikację sieciową i pamięć

Wirtualizowane funkcje w sieciach mobilnych Centrale MSC, Open vswitch Rutery Home Location Register (HLR) Serving GPRS Support Node (SGSN), Gateway GPRS Support Node (GGSN), Combined GPRS Support Node (CGSN), Radio Network Controller (RNC), Serving Gateway (SGW), Packet Data Network Gateway (PGW), Residential Gateway (RGW), Broadband Remote Access Server (BRAS), Carrier Grade Network Address Translator (CGNAT), Deep Packet Inspection (DPI), Provider Edge (PE) Router, Mobility Management Entity (MME), Element Management System (EMS)

Koncepcja NFV NFV jako nowy paradygmat, w którym funkcje sieciowe: Są implementowane wyłącznie przez oprogramowanie Mogą działać na typowych serwerach

ETSI NFV ISG PoC Forum (Proof of Concept) Virtual Broadband Remote Access Server (BRAS) British Telecom Virtual IP Multimedia System (IMS) - Deutsche Telekom Virtual Evolved Packet Core (vepc) - Orange Silicon Valley Carrier-Grade Network Address Translator (CGNAT) Deep Packet Inspection (DPI), Home Gateway - Telefonica Perimeta Session Border Controller (SBC) - Metaswitch Deep packet inspection - Procera Cloud Computing z wykorzystaniem np. OpenStack

Sieci programowane software networks Generyczne funkcje sieciowe zaimplementowane jako moduły oprogramowania wykonywane przez maszyny wirtualne: np. vepc, vvpn, vnat, vims, Funkcjonalność oprogramowania pośredniczącego: interpretacja wymagań usług i ich odwzorowanie na parametry wykonawcze służące do dynamicznej konfiguracji wykonywanych programów binarnych Zarządzanie i koordynacja zasobów pomiędzy wieloma usługami: procesory, pamięć, sieć Zapewnienie SLA

Motywacja użycia koncepcji NFV do IMS Cloud Computing jako czynnik sprawczy dla NFV Zasada pay-per-use dla usług w chmurze Elastyczność i skalowalność przydziału zasobów na żądanie zgodnie z potrzebami IMS znaczna zmienność poziomu ruchu i potrzeba zapewnienia nadmiaru mocy przetwarzania dla szczytów ruchu Elastyczność funkcji zarządzania siecią i usługami Optymalizacja wykorzystania zasobów Opłaty za wykorzystywaną infrastrukturę sieciową proporcjonalne do wykorzystania

vims z wykorzystaniem NFV Niezbędne różne mechanizmy równoważenia obciążeń (LB) DNS między: UE i P-CSCF P-CSCF i I-CSCF SLF między: I-CSCF i HSS S-CSCF i HSS Zestaw funkcji usługowych między: I-CSCF i S-CSCF Konieczność aktualizacji modułów równoważenia obciążeń LB (Load Balancers) przez Orkiestrator przy każdym wytworzeniu/usunięciu komponentu sieciowego Niezbędne API do dynamicznej zmiany topologii

Realizacja IMS w modelu NFV Wariant 1 IMSLocator: przypisuje abonenta do konkretnej instancji IMS VM podczas rejestracji i lokalizuje IMS VM w fazie odkrywania Eksponuje interfejsy Gm i Mw Pula IMS VM: Zarządzana przez Orkiestrator, który decyduje o utworzeniu kolejnych wystąpień IMS VM SharedDB: Wspólna baza danych współdzielona przez różne wystąpienia IMS VM Przechowuje informacje o abonentach

IMS w chmurze: projekt Clearwater http://www.projectclearwater.org/

Podsumowanie

Zagrożenia dla operatorów ze strony Internetu Mnogość dostępnych usług i aplikacji i otwartość na nowe VoIP, wymiana wiadomości natychmiastowych, obecność, komunikacja głosowa i wideokomunikacja np. Skype i inne komunikatory Usługi P2P wykorzystanie protokołu SIP i innych protokołów Operator zredukowany do roli dostawcy infrastruktury transportowej dla strumieni bitowych również w przypadku sieci 3G UMTS Problem ROI dla sieci dostępu radiowego

Czego nas nauczył Internet Internet umożliwia realizację usług multimedialnych i triple play już dziś! Jakość wynikająca z techniki best effort spełnia wymagania 80-90% wszystkich usług Otwartość sprzyjająca innowacjom Funkcjonalność, taniość (bezpłatny dostęp) i łatwość posługiwania się kreuje masowe aplikacje ( killer applications )

SIP eksplozja normalizacji IETF SIP - 950 stron! Tylko jedna z norm 3GPP 715 stron! Digital cellular telecommunications system (Phase 2+); Universal Mobile Telecommunications System (UMTS); Signalling flows for the IP multimedia call control based on Session Initiation Protocol (SIP) and Session Description Protocol (SDP); Stage 3 3GPP TS 24.228 version 5.14.0 Release 5 Grupa ETSI TISPAN zajmująca się adaptacją IMS do dostępu stacjonarnego wytworzyła ponad 2000 dokumentów roboczych w 2005 roku! Patologia!?

Same normy RFC bez wersji roboczych (I-D)! SIP- eksplozja normalizacji

Kurczenie się obszaru kontroli operatorów API dla IMS i EPC ostatni szaniec Sieci w pełni IP jako droga do aplikacji OTT Brama usługowa - otwarte API: RCS, IMS, EPC Źródło: T.Magedanz, Fraunhofer-FOKUS

Telekomunikacja mapa myśli

Dodatek wyjaśnienie skrótów

Skróty AN Access Network AuC AUthentication Centre BICC Bearer Independent Call Control BG Border Gateway BGCF Breakout Gateway Control Function BSC Base Station Controller BSS Base Station System BTS Base Transceiver Station CN Core Network CS Circuit Switched CSCF Call Session Control Function EIR Equipment Identity Register GGSN Gateway GPRS Support Network GMSC Gateway Mobile Switching Centre HLR Home Location Register IM Internet protocol Multimedia IWF InterWorking Function

Skróty LA Location Area ME Mobile Equipment MEGACO MGCF Media Gateway Control Function MGW Media GateWay MRFC Multimedia Resource Function Controller MRFP Multimedia Resource Function Processor MS Mobile Station MSC Mobile Switching Centre MTP Message Transfer Part PLMN Public Land Mobile Network PSTN Public Switched Telephone Network PS Packet Switched RA Routing Area RNC Radio Network Controller RNS Radio Network System

Skróty SCCP Signalling Connection Control Part SCTP Stream Control Transmission Protocol SGSN Serving GPRS Support Network SGW Signalling GateWay SLF Subscription Locator Function SS7 Signalling System number 7 UE User Equipment USIM User Subscriber Identity VLR Visitor Location Register