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NGN ed IMS Integrazione ed innovazione
1
Next Generation Network Definizione di ITU – T (Y.2001)
“Next Generation Network (NGN): a packet–based network able to provide telecommunication services and able to make use of multiple broadband, QoS-enabled transport technologies and in which service-related functions are independent from underlying transport-related technologies. It enables unfettered access for users to networks and to competing service providers and/or services of their choice. It supports generalized mobility which will allow consistent and ubiquitous provision of services to users”.
2
Caratteristiche della rete NGN Piattaforma all-IP in grado di trasportare voce, dati,
video in maniera integrata Qualità del servizio al cliente Multicanalità di accesso che permette di accedere
ai servizi, informazioni, applicazioni tramite qualsiasi dispositivo indipendentemente dal tipo di rete di accesso utilizzata fissa o mobile: any access any device
Costi di gestione sostenibili Richiesta di accesso ai contenuti e ai servizi in
mobilità attraverso le nuove tipologie di connettività broadband mobile (HSPA, LTE)
Standardizzato dall’ETSI
3
Organizzazioni ed Enti ETSI
IETF
3GPP
ITU-T
4
Processo di standardizzazione identifying needs for standardization (def.
requisiti)
defining the most suitable technical committee for such standardization
identification, definition, approval and adoption of work items (def. specifiche)
drafting, editing and publication.
standard ETSI consultabili pubblicamente http://webapp.etsi.org/key/queryform.asp
5
Divisione del lavoro (Working groups) ETSI – TISPAN Working Groups WG1 Services
WG2 Architecture
WG3 Protocols
WG4 Routing
WG5 QoS
WG6 Testing
WG7 Security
WG8 Management
6
Procedure di pubblicazione Non soggette a votazione
ETSI Technical Specifications (TSs)
ETSI Technical Reports (TRs) ETSI Group Specifications
(GSs) ETSI Special Reports (SRs):
soggette a votazione ETSI Guides (EGs) ETSI Standards (ESs)
approvazione in due passaggi European norms (ENs) European Harmonized
Standards (HSs)
approvazione unica European standards (ENs)
and European norm Harmonized Standards (HSs)
7
I perchè dell’NGN Sviluppo ed offerta di nuovi servizi sia dal punto di
vista dell’utente consumer (B2C) che da quello delle Imprese e della Pubblica Amministrazione (B2B): voce, internet, video fisso e mobile Presenza Virtuale, Telemedicina, Infomobilità, eGov,
ecc.
Evoluzione della tecnologia che rende possibile l’offerta di una banda maggiore con una riduzione dei costi di manutenzione rispetto all’attuale rete di accesso
8
TISPAN NGN architecture 9
Figura tratta da “Introduction to TISPAN NGN” ERICSSON – G. Camarillo
Telecoms & Internet converged Services & Protocols for Advanced Network
NGN e la convergenza 10
News
Voice
TLC
Film
Cinema/Film
Contenuti
Infrastrutture
Terminali
Video Audio
Televisione
Dati
Internet
Sound
Radio Conv. di terminali
Televisione
Cinema Film
Radio
TLC
Internet
Contenuti digitali: TV, Film, Musica, Stampa …
Global IP Next Generation Network: IMS “enabler”
Conv. di rete
Conv. contenuti
NGN - Lo scenario tecnologico
Protocollo IP come layer comune ed unificante per le Applicazioni e i Servizi ICT, sia tradizionali che evoluti, abilitati dall’architettura IMS (IP Multimedia Subsystem) convergente fisso/mobile e con apertura verso il Web (SOA architecture)
Disponibilità di banda garantita con opportuni livelli di QoS, grazie anche all’estensione della copertura in fibra che si avvicina sempre di più all’utenza finale
Tecnologie Wireless di nuova generazione che, affiancandosi e completando la copertura in fibra, garantiranno la mobilità e l’ubiquità dei servizi
11
NGN: tecnologie coinvolte Wireline: VDSL2 (Very High Speed Digital Subscriber Line),
AMDF (Automatic Main Distribution Frame), GPON (Gigabit Ethernet Passive Optical Networks), OPM (Optical Packet Metro Network)
Wireless: HSPA, LTE e WiMAX: OFDM (Ortogonal Frequency Division Multiplexing) e MIMO, RoF (Radio over Fiber)
Home Networking e NT2 (Network Termination)
VoIP (Voice over IP) e VIDEOoIP (Telepresence), HD-IPTV (High Definition IP Television) e DRM (Digital Right Management)
Net (Grid) Computing e Server Virtualization, SOA (Service Oriented Architecture) & Identity Management, Single Sign On (SSO)
12
Next Generation Access Network (NGAN)
rete di accesso Fiber to the Cabinet |ˈkabənit| (FTT Cab)
Fiber to the Curb |kərb| (FTTC)
Fiber to the Building (FTTB)
Fiber to the Home (FTTH)
13
I servizi innovativi Telemedicina, o eHealth, con servizi quali Teleconsulto a
distanza, Fascicolo Sanitario Elettronico, gestione delle assegnazioni dei farmaci, cartella clinica elettronica
Telepresenza, con applicazioni quali telelavoro, e-learning
Infomobilità o mobilità sostenibile, con servizi quali controllo degli accessi nelle città, gestione dei parcheggi disponibili ed il mobile payment, informazioni sul traffico automobilistico
E-Government, con l’e-learning, portali per l’ottimizzazione dei servizi al cittadino, monitoraggio ambientale
Software as a Service (SaaS), per fornire una vasta gamma di applicazioni quali il Messaging & Collaboration, CRM, ERP, Workforce Management, …
14
verificare
15
IP Multimedia Subsystem IMS
16
Core IMS Differenti reti di accesso tra NGN ed IMS
Core IMS e’ una parte di TISPAN NGN
TISPAN NGN contiene Core IMS, NASS, RACS
17
IP Multimedia Subsystem Un IP Multimedia Subsystem (IMS) consente di realizzare servizi
multimediali per le Next Generation Networks con utenti fissi o mobili
Sistema di controllo basato su SIP per una flessibile fornitura di servizi
IMS è un modello architetturale per le reti di telecomunicazione
IMS crea la convergenza fisso-mobile per la comunicazione multimediale.
facilita l'accesso alle applicazioni da qualsiasi terminale attraverso un strato di controllo comune, basato su protocollo SIP
SIP viene utilizzato per isolare la rete di accesso dallo strato dei servizi applicativi
18
IP Multimedia Subsystem Progettato dal 3GPP (3rd Generation Partnership Project)
Evoluzione dopo il GSM
Inizialmente pensato per fornire servizi internet su GPRS
Tecnologia di unione di Intenet con il mondo cellulare
Successivamente furono incluse altre reti e tecnologie di accesso
Attualmente supporta anche LTE (Long Term Evolution)
Supporta la QoS
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Tecnologie di accesso L’accesso alle tecnologie
IMS viene garantito purche’ si possano usare IP e SIP.
Reti di accesso fisse: DSL Ethernet
Reti mobili W-CDMA CDMA2000 GSM GPRS
Reti wireless WLAN WiMAX
Reti telefoniche sono utilizzabili tramite opportuni gateway
20
Impiego di SIP
entità funzionali : Componenti SIP; Database di Utente; Piattaforma di Servizio Entità di Interlavoro
Specifiche ETSI
21
Tratto da: Introduction to IP Multimedia Subsystem (IMS), Part 1: SOA Parlay X Web services
22
23
aid the access of multimedia and voice applications from wireless and wireline terminals
a horizontal control layer that isolates the access network from the service layer.
descrizione funzionale
descrizione a nodi di rete
CSCF: call session control function E’ un componente molto importante per la
segnalazione ed il controllo all’interno delle reti IMS.
E’ suddiviso in tre parti (P-CSCF, I-CSCF, S-CSCF)
Effettua il signalling tramite SIP
Effettua il signalling tra Piano di Trasporto, piano di Controllo e Piano di Applicazione.
24
Componenti dell’architettura 1/4 UE – User Equipment
HSS – Home Subscriber Server Contiene i profili di servizio dell’ utente (servizi
abilitati)
Contiene il profilo del dispositivo e lo stato
Informazioni per la sicurezza nell’accesso
Gestione della mobilita’
Localizzazione dell’utente (sostituisce l’HLR)
Effettua autenticazione ed autorizzazione dell’utente
Assicura la Quality of Service (QoS)
25
Componenti dell’architettura 2/4 SLF - Subscriber Location Function Fornisce all’Application Server o CSCF informazioni
sull’ Home Subscriber Server (HSS) a cui un determinato utente e’ associato (nel caso di piu’ HSS)
Di solito e’ implementato tramite un database
26
Componenti dell’architettura 3/4 BGCF - Breakout Gateway Control Function E’ un proxy SIP che processa le richieste di routing
quando le sessioni non possono essere inoltrate tramite DNS o ENUM/DNS. BGCF supporta le funzionalita’ relative alla numerazione telefonica.
MGCF - Media Gateway Controller Function Comunica con S-CSCF e con MGW
Converte I formati multimediali
SGW signalling gateway Converte la segnalazione a livello trasporto ( SS7 / IP)
27
Componenti dell’architettura 4/4
CSCF - Call Session Control Function Processa la segnalazione SIP nell’architettura IMS
effettua autenticazione ed autorizzazione (sip registrar)
tre tipi: proxy, interrogating, serving
P-CSCF Proxy (SIP Proxy)
Viene contattato dall’UE (sia nella home che nella visitor network)
Fa da intermediario tra UE ed S-CSCF/I-CSCF
mantiene una connessione sicura con l’UE
I-CSCF Interrogating (SIP Proxy) Sceglie l’S-CSCF durante la registrazione facendo un matching tra le richieste dell’utente e le
funzionalita’ offerte dagli S-CSCF.
S-CSCF Serving (SIP registrar) Controllo di sessione
Gestisce sia le richieste di registrazione dell’UE che l’UE destinatario
Aggiorna lo stato dell’HSS
Interagisce con AS per supportarne I servizi
28
P-CSCF 29
P-SCSF Visited B
S-CSCF
Home A
1
2
7
10
11 12
13
15
17
P-CSCF Visited A
18
AB
GGSN
SGSN Radio Access Network
GGSN
SGSN Radio Access Network
S-CSCF
Home B
8
I-CSCF
HSS
9
14
6
3 4
I-CSCF
HSS
5
16
Proxy CSCF: servizi di emergenza,
servizi forniti localmente (e.g. report traffico)
gestione della numerazione(local dialing plan)
Proxy (P-CSCF)
First hop for all UE originated SIP messages
The Proxy CSCF (P-CSCF) provides a first point of contact for the handset.
All signaling to and from the handset goes through the P-CSCF.
In terms of SIP, it behaves as an outbound proxy.
All SIP signaling from or to the UE passes through the P-CSCF
Performs as a proxy as defined in RFC3261
Maintains IPsec security association with UE
Performs media policing on SDP payload
30
P-CSCF P-CSCF e’ responsabile della decisione
PDF Policy Decision Function (PDF)
Policy Enforcement Point (PEP)
Policy Decision Points (PDP).
COPS protocol per comunicare con il PDF
31
I-CSCF
32
P-SCSF Visited B
S-CSCF
Home A
1
2
7
10
11 12
13
15
17
P-CSCF Visited A
18
AB
GGSN
SGSN Radio Access Network
GGSN
SGSN Radio Access Network
S-CSCF
Home B
8
I-CSCF
HSS
9
14
6
3 4
I-CSCF
HSS
5
16
Interrogating CSCF: Queries the HSS to find the correct S-CSCF. First point of contact for incoming call signalling.
Interrogating-CSCF First contact point for users outside the IMS
Contacts the HSS to obtain the name of the S-CSCF serving currently a user
Assign an S-CSCF based on capabilities received from the HSS when none is assigned
33
S-CSCF
34
P-SCSF Visited B
S-CSCF
Home A
1
2
7
10
11 12
13
15
17
P-CSCF Visited A
18
AB
GGSN
SGSN Radio Access Network
GGSN
SGSN Radio Access Network
S-CSCF
Home B
8
I-CSCF
HSS
9
14
6
3 4
I-CSCF
HSS
5
16
Serving CSCF: Provides subscriber services.
S-CSCF Functionalities Firewalling among different network domains
Follow IETF standards
Can implement VPN
Service nodes are access independent.
S-CSCFs can be both in the home and in the visited network
35
Location
I-CSCF
Home
P-CSCF Visited
GGSN
SGSN Radio Access Network
S-CSCF
HSS
Profile
Selection of Serving Node Location (Home Execution)
36
2. REGISTER 9. OK
1. REGISTER 10. OK
3 4
5. REGISTER
8. OK
6 7
Location
I-CSCF
Home
P-CSCF
GGSN
SGSN Radio Access Network
S-CSCF
HSS
Profile
Selection of Serving Node Location (Non-Roaming)
37
2. REGISTER 9. OK
1. REGISTER 10. OK
3 4
5. REGISTER
8. OK
6 7
Location
I-CSCF
Home
P-CSCF
Visited
GGSN
SGSN Radio Access Network
S-CSCF
HSS
Profile
I-CSCF
Location Profile
HSS
Selection of Serving Node Location (Visited Execution)
38
2. REGISTER 13. OK
1. REGISTER 14. OK
3 4
8. REGISTER
11. OK
9 10
5. REGISTER
12. OK
6 7
S-CSCF I-CSCF
HSS
P-CSCF
Visited
I-CSCF MGCF/ T-SGW
MGW
HSS
GGSN
SGSN Radio Access Network
PSTN
Visited-Domain Provided Service (e.g. 411 Directory Assitance)
39
4
5. INVITE
14. 200
1. INVITE tel:1411
2. INVITE sip:info@visited
15. 200
16. 200
6. INVITE 13. 200
9. INVITE
12. 200
7 8
10. IAM
11. ANM
3
Updates URI
HSS Home Subscriber Server Includes Home Location Register (HLR) function
Includes Authentication Center (AUC) function
Stores subscriber and service related data User identities
Registration information
Access parameters
Service triggering information
Authentication keys
40
Piattaforma di Servizio Application Server (AS)
contiene la logica di esecuzione dei servizi. risiedono nella home o nella visited network in una sessione possono essere coinvolti piu’ di un AS
SIP Application Server (SIP AS): ospitano ed eseguono servizi IMS;
Open Service Architecture Service Capability Server (OSA-SCS): interfaccia verso l’OSA Framework Application Server per eseguire la logica del servizio;
IP Multimedia Service Switching Function (IM-SSF): è un’Application Server che opera da gateway tra IMS e CAMEL (Customised Applications for Mobile network Enhanced Logic).
CAMEL e’uno standard per IN (intelligent network) per le reti GSM, GPRS, UMTS.
41
servizi Call waiting
Call holding
Push to talk
Call forwarding
Call transfer
Call blocking services
Malicious Caller Identification
Announcement and Conference call services
Voicemail,
Text-to-speech
Speech-to-text
Location based services
Messaging, SMS, MMS
Presence information
Instant messaging
Find Me / Follow Me
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Struttura funzionale IMS
43
tratta da S. Kasera, N. Narang: 3G Mobile Networks, Mc Graw Hill, 2005
UE in roaming e P-CSCF appartenente alla rete visitata
Struttura funzionale IMS
44
tratta da G. Camarillo, M. A. Garcia-Martin: The 3G IMS,Wiley, 2006
Figura tratta da “Introduction to TISPAN NGN” ERICSSON – G. Camarillo
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TISPAN NGN Telecommunications and Internet converged Services and Protocols for Advanced Networking
NASS – Network Attachment Sub-System IP address provisioning (e.g. DHCP) Autenticazione di utente a livello rete Autorizzazione all’accesso alla rete Configurazione accesso alla rete
RACS - Resource and Admission Control Sub-System Admission Control Resource Reservation Policy Control NAT traversal
46
La rete di accesso: DSLAM Digital Subscriber Line Access Multiplexer
(DSLAM)
allows telephone lines to make faster connections to the Internet.
located in the telephone exchanges of the internet service providers,
connects multiple customer Digital Subscriber Lines (DSLs) to a high-speed Internet backbone line
uses multiplexing
47
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