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

Print

Voice

TLC

Film

Cinema/Film

Contenuti

Infrastrutture

Terminali

Video Audio

Televisione

Dati

Internet

Sound

Radio Conv. di terminali

Televisione

Cinema Film

Radio

Print

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

19

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

45

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

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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