Architektura usługowa IMSmareks/ute/ute-7-color.pdf · UTE 2018-Marek ŚredniawaIMS - motywacja...
Transcript of Architektura usługowa IMSmareks/ute/ute-7-color.pdf · UTE 2018-Marek ŚredniawaIMS - motywacja...
Architektura usługowa IMS
Marek Średniawa
UTE – semestr zimowy 2017/2018
UTE 2018- Marek Średniawa
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 ?
UTE 2018- Marek Średniawa
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, …
UTE 2018- Marek Średniawa
„Common IMS”
Uwzględnienie
przewodowego dost.
szerokopasmowego
Zachowanie ciagłości
połączenia (Voice Call
Continuity)
Usługi multimedialne
wykorzystujące IMS
R 7
2007
R 4
3/2001
R 5
3/2002
Druga faza IMS
Dostęp HSUPA
Wiele nowych funkcji
usługowych
realizujących w pełni
założenia sieci 3G
R 6
12/2004
Rok
R 1
2006
R 2
12/2007
R 3
Konsolidacja VoIP
Ewolucja usług IPTV ,..
Ultra szerokopasmowy
dostęp do NGN
Współpraca z sieciami
NGN - IMS i „nie-IMS”
R 99
12/1999
Architektura IMS
Usługi multimedialne
wykorzystujące IP
Dostęp HSDPA
Separacja płaszczyzn
sterowania i
użytkownika w sieci
szkieletowej
Pierwsze kroki ku
oparciu działania na
IP
Emulacja PSTN/ISDN
Usługi dostarczania
treści: IPTV,
strumieniowanie ,..
Optymalizacja
wykorzystania zasobów
Szczegółowa definicja
architektury
Podstawowe usługi
OSS, dane użytk.NGN,
kontrola przeciążeń, QoS,
bezpieczeństwo…
00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10
Definicja UTRAN
Podstawowe funkcje
usługowe 3G
Podstawa dla
wczesnych wdrożeń
sieci 3G
Wprowadzenie IMS
R 8
2009
UTE 2018- Marek Średniawa
Od IETF SIP ….
Żądanie
Serwer SIP Proxy
Sieć IP/Internet
Odpowiedź
DNSAS - Serwer aplikacyjny SIP
Agent użytkownika SIP - UA
Agent użytkownika SIP – UA Agent użytkownika SIP - UA
Agent użytkownika SIP - UA
UTE 2018- Marek Średniawa
… do 3GPP IMS SIP
P-CSCF
I-CSCFS-CSCF
Serwer aplikacji
DNS
SLF
DNS HSS
Sieć szkieletowa IP z QoS
AS – serwer aplikacyjny SIP
Agent użytkownika SIP
Agent użytkownika SIP
Idea IMS: próba przejęcia kontroli nad usługami IP
SterowanieIMS
Serwer aplikacyjny Serwer
aplikacyjny
• Sieć IP umożliwia swobodną komunikację między punktami końcowymi
• IMS pozwala sterować usługami w sieci IP za pomocą protokołu SIP
IP
BABA
UTE 2018- Marek Średniawa
IMS - sterowanie usługami IP/GPRS
UTE 2018- Marek Średniawa
Sieć pakietowa GPRS
Sieć z komutacją kanałów - GSM
IMS
Sygnalizacja SIP
Transport RTP
Motywacja IMS – „bogate” usługi, np. VoIP
UTE 2018- Marek Średniawa
Sieć pakietowa
IMS
Sygnalizacja SIP
Transport RTP
Serwer IM
Serwer Obecnoś
ci
Serwer obsługi sesji/połączeń
…
Inne AS
Serwery aplikacyjne (AS)
UTE 2018- Marek Średniawa
sterowanie
transport
Sieć wizytowana
przez ab. wywołującego
Sieć macierzysta ab.wywołującego
UE P-CSCF
HSS
S-CSCF BGCF MGCF
MGW
PSTN
H.248
SIP
SIP SIP
SIP ISUP/IP
AS
Diameter
Sieć
Szkieletowa IP
Sieć
dostępowa
PCM
I-CSCF
P-CSCF określa
system macierzysty;
pośredniczy przy
żądaniach
I-CSCFOkreśla właściwy
Serving-CSCF
S-CSCFKoordynuje połaczenie
i usługi dla terminala
BGCFOkreśla najlepszy
ruting do PSTN
HSSPrzechowuje profil i dane
użytkownika (usługi,
mobilność, itp..)
Serwery Aplikacji
MGCF/MGWSterowanie i funkcje
bramy medialnej
• 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
Diameter
SIP
Diameter
HSS – Home Subscriber Server
CSCF – Call Session Control Function
BGCF – Breakout Gateway Control Function
MGCF – Media Gateway Control Function
VoIP – RTP – transport strumienia mediów
Płaszczyzna usługowa
Płaszczyzna sterowania
Płaszczyzna transportowa
SGW ISUP/MTP
Architektura 3GPP IMS
Realizacja usług w IMS
UTE 2018- Marek Średniawa
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, …
UTE 2018- Marek Średniawa
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)
UTE 2018- Marek Średniawa
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
UTE 2018- Marek Średniawa
Architektura usługowa IMS
S-CSCFS-CSCF
SIP Application Server
Sewer aplikacji SIP
HSSHSSOSA service
capability server
(SCS)
OSA service
capability server
(SCS)
IM - SSFIM -SSF
Camel Service
Environment
CAMEL Service
Environment
OSA
application Serwer aplikacji
OSA
ISC
Cx ISC
ISC
CAP
MAP
OSA API
SCIM
AS AS
Sh
Si
MRFCMRFC
Mr
UTE 2018- Marek Średniawa
Warstwy IMS: Transport, sterowanie sesjami, aplikacje
Płaszczyzna użytkownika
Płaszczyzna Aplikacji
Płaszczyzna sterowania
S-CSCF
HSS
SIP AS SIP AS
MRFC
B-GW
SIP Diameter PSTN
RTP
I-CSCFP-CSCF
MRFP
H.248 / MEGACO
Parlay ASCAMEL
CSE
OSA GW IM SSF
Parlay API CAP API
UTE 2018- Marek Średniawa
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
UTE 2018- Marek Średniawa
Struktura profilu użytkownika w HSS
UTE 2018- Marek Średniawa
Wyzwalanie aplikacji - wyzwalacze
Wyzwalacze - TP - Trigger Points każda znana i nieznana metoda protokołu SIP typ rejestracji użytkownika
rodzaj wiadomość REGISTER – pierwsza rejestracja, re-rejestracja, 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
3G
PP
TS
23
.21
8
UTE 2018- Marek Średniawa
Service Point Trigger
SIP Header
Header: stringContent: string
Service Points of Interest
ConditionNegated: boolean
Group: list of integer
SIP Method
SIPMethod: string
Session Description
Line: string
Content: string
Session Case
SessionCase:enumerated
Request-URI
RequestURI: string
Identyfikacja w UMTS
UTE 2018- Marek Średniawa
tel:+48 602 210799
tel:+48 22 8259820
Relacja między identyfikacjami użytkownika
Public User Identities
Private User IdentityAbonent IMS
UTE 2018- Marek Średniawa
tel:+48 602 210799
tel:+48 22 8259820
Relacja między identyfikacjami użytkownika a profilami usługowymi użytkownika
Public User Identities
Private User IdentityAbonent IMS
Profilusługowy 1
Profilusługowy 2
Profil użytkownika związany z Prywatną Identyfikacja Użytkownika i zbiorem Publicznych Identyfikacji Użytkownika.
Profil użytkownika
UTE 2018- Marek Średniawa
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:[email protected]; user=phone
tel:+48-22-8323546
TEL URI wymagane do połączeń IMS-PSTN
Co najmniej jeden TEL URI i jeden SIP URI na użytkownika
UTE 2018- Marek Średniawa
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: [email protected], [email protected],
tel: +49-900-123-456
PSI traktowane jako PUI - bezpośredni kierowanieżądań SIP do właściwego AS
Taryfikacja w IMS
UTE 2018- Marek Średniawa
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
UTE 2018- Marek Średniawa
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
UTE 2018- Marek Średniawa
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
UTE 2018- Marek Średniawa
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
UTE 2018- Marek Średniawa
Architektura TISPAN NGNkoncepcja podsystemów
Oth
er netw
orks
Other subsystems
Core IMS
PSTN/ISDN Emulationsubsystem
User E
qu
ipm
ent
Service Layer
Transport Layer
Transfer Functions
Resource and Admission Control
Subsystem
Network Attachment Subsystem
Applications
Userprofiles
UTE 2018- Marek Średniawa
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
UTE 2018- Marek Średniawa
FG NGN – Zakres objęty Release 1
Resource and Admission Control Functions
RACF
Network AccessAttachment Functions
NAAF
Other Multimedia Components …
Streaming Services
Application Functions
Core transport Functions
Access Transport Functions
NGN Terminals
CustomerNetworks
UserProfile
Functions
Oth
erN
etwo
rks
LegacyTerminals
GW
PSTN / ISDN Emulation
IP Multimedia Component
NNITransport Stratum
Service Stratum
UNI
Edge Functions
Access Functions
Service and
Control Functions
Customer and Terminal Functions
Aspekty QoS i sterowanie QoS
(Wymagania sygnalizację IP związaną z QoS) Częściowo
Zakres architektury FG NGN Release 1
UTE 2018- Marek Średniawa
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
UTE 2018- Marek Średniawa
Architektura NGN ITU-T wg Y.2011
Warstwa transportowa (szkielet i dostęp)
Warstwa usługowa
SterowanieMedia
Fun
kcje
zar
ząd
zan
ia
Zarządzanie
ANI
Funkcje sterowania transportem
RACF (Resource and Admission
Control Functions)
NACF (Network AttachmentControl Functions)
NNIUNI
Funkcje wspomagania aplikacji i usług
Aplikacje
Funkcje transportowe
Funkcje użytk.
końcowego
Innesieci
Funkcje sterowaniausługami
Profile usługowe użytkowników
Profile transportoweużytkowników
UTE 2018- Marek Średniawa
Wspólne elementy architektury funkcjonalnejETSI 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
Ewolucja ku NGN/4G/5G
2011 … 201520102009200820072006200520042003200220012000
R99 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10
Szybki dostęp
Sieć szkieletowa IP
Usługikonwergentne
UM
TS
HSP
AD
L
HSP
AU
L
LTE
LTE
Ad
v
HSP
A+
EPC
Co
mm
on
IMS
IMS
MM
Tel
UTE 2018- Marek Średniawa
IM&
P
R11/12..
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 Internet
Dostęp
3GPP
Dostęp
nie-3GPP
EPC
Zaufany Zaufany /
niezaufany
Źródło: T.Magedanz, Fraunhofer-FOKUSUTE 2018- Marek Średniawa
Sieci programowalne SDN(Software Defined Network)
wirtualizacja funkcji sieciowych NFV(Network Functions Virtualization)
Konwergencja infrastruktury
Przetwarzanie
Zarządzanie
Sieć
Pamięć
UTE 2018- Marek Średniawa
Ewolucja metod przetwarzania
• Architektura warstwowa• Otwarte interfejsy
• Architektura wertykalna
• Rozwiązania zamknięte i specyficzne dla dostawców
UTE 2018- Marek Średniawa
Idea NFV
Podejście klasyczne
BRAS
Firewall
DPI
CDN
Tester/QoEmonitor
WANAcceleration
MessageRouter
Radio NetworkController
CarrierGrade NAT
Session BorderController
PE Router
SGSN/GGSN
Niezależni dostawcyoprogramowania
Skoordynowana automatyczna i zdalna instalacja
Generyczne wysokowydajne przełączniki Ethernet
Generyczne wysokowydajne serwery
Generyczna pamięć o dużej pojemności
hiperwizory
Podejście NFV - ETSIUTE 2018- Marek Średniawa
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
UTE 2018- Marek Średniawa
Sposób na uelastycznienie i uproszczenie struktury sieci
przez uniezależnienie od ograniczeń sprzętowych
v
Funkcje sieciowe realizowane przez oprogramowanie
na znormalizowanym sprzęcie
Wiele ról realizowanych na tym samym sprzęcie
Orkiestracja, automatyzacja i
zdalna instalacja
DPIBRAS
GGSN/
SGSN
Firewall
CG-NAT
PE Router
Wirtualne
urządzenia
Znormalizowane
serwery o wysokiej
wydajności
Model z wirtualizacją funkcji sieciowych: Urządzenia wirtualnev
Funkcje sieciowe realizowane przez specyficzny
sprzęt i oprogramowanie
Jeden fizyczny węzeł przypisany do roli
DPI
BRASGGSN/SGSN
Session Border
ControllerFirewall CG-NAT
PE Router
Tradycyjny model sieci: Urządzenia fizyczne
Koncepcja NFV
Źródło: D. Lopez Telefonica I+D, NFV UTE 2018- Marek Średniawa
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
UTE 2018- Marek Średniawa
ETSI – Architektura NFV (2012)
UTE 2018- Marek Średniawa
Architektura ETSI NFV i NFV MANO
UTE 2018- Marek Średniawa
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
UTE 2018- Marek Średniawa
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)
UTE 2018- Marek Średniawa
Koncepcja NFV
NFV jako nowy paradygmat, w którym funkcje sieciowe:
Są implementowane wyłącznie przez oprogramowanie
Mogą działać na typowych serwerach
UTE 2018- Marek Średniawa
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) DeepPacket Inspection (DPI), Home Gateway - Telefonica
Perimeta Session Border Controller (SBC) - Metaswitch
Deep packet inspection - Procera
Cloud Computing z wykorzystaniem np. OpenStack
UTE 2018- Marek Średniawa
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
UTE 2018- Marek Średniawa
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
UTE 2018- Marek Średniawa
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 (LoadBalancers) przez Orkiestrator przy każdym wytworzeniu/usunięciu komponentu sieciowego Niezbędne API do dynamicznej
zmiany topologii
UTE 2018- Marek Średniawa
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
UTE 2018- Marek Średniawa
IMS w chmurze: projekt Clearwater
UTE 2018- Marek Średniawa
http://www.projectclearwater.org/
Podsumowanie
UTE 2018- Marek Średniawa
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
UTE 2018- Marek Średniawa
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”)
UTE 2018- Marek Średniawa
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 33GPP 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 !?
UTE 2018- Marek Średniawa
SIP- eksplozja normalizacji
Same normy RFC bez wersji roboczych (I-D) !
Kurczenie się obszaru kontroli operatorówAPI 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-FOKUSUTE 2018- Marek Średniawa
Telekomunikacja – mapa myśli
UTE 2018- Marek Średniawa
Dodatek – wyjaśnienie skrótów
UTE 2018- Marek Średniawa
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
UTE 2018- Marek Średniawa
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
UTE 2018- Marek Średniawa
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