NGN ed IMS - Gruppo Telecomunicazioni e Tecnologie dell

NGN ed IMS
Integrazione ed innovazione
1
2
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”.
3
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
4
Organizzazioni ed Enti
  ETSI
  IETF
  3GPP
  ITU-T
5
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
6
Divisione del lavoro (Working
groups)
  ETSI – TISPAN Working Groups
  WG1
Services
  WG2
  WG3
Architecture
Protocols
  WG4
  WG5
Routing
QoS
  WG6
Testing
  WG7
  WG8
Security
Management
7
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)
8
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
TISPAN NGN architecture
Telecoms & Internet converged Services & Protocols for
Advanced Network
Figura tratta da “Introduction to TISPAN NGN” ERICSSON – G. Camarillo
9
10
NGN e la convergenza
Contenuti
Contenuti
TV, Film, Musica,
…
Sound
Film digitali:
News Stampa
Dati
Voice
Conv. contenuti
TLC
Global IP Next Generation Network:
TLC
Internet
Print
Internet
Print
Radio
Radio
Cinema Film
Cinema/Film
Televisione
Terminali
Televisione
Infrastrutture
Video
Audio
Conv. di rete
IMS “enabler”
Conv. di terminali
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
14
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, elearning
  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, …
15
verificare
IP
Multimedia
Subsystem
IMS
16
17
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
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
19
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
20
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
21
Impiego di SIP
 entità funzionali :
 Componenti SIP;
 Database di Utente;
 Piattaforma di Servizio
 Entità di Interlavoro
 Specifiche
ETSI
22
Tratto da: Introduction to IP Multimedia
Subsystem (IMS), Part 1: SOA Parlay X Web
services
descrizione
funzionale
descrizione a
nodi di rete
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.
24
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.
25
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)
26
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
27
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)
28
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
29
P-CSCF
Home A
Home B
HSS
8
HSS
7
9
S-CSCF
6
I-CSCF
14
10
S-CSCF
I-CSCF
15
16
17
Visited
B
Visited
A
2
P-CSCF
12
18
GGSN
SGSN
GGSN
SGSN
Radio Access Network
Radio Access Network
B
3
5
13
P-SCSF
11
4
A
1
Proxy CSCF:
servizi di
emergenza,
servizi forniti
localmente
(e.g. report
traffico)
gestione della
numerazione
(local dialing
plan)
30
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 PCSCF.
  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
31
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
32
I-CSCF
Home A
Home B
HSS
8
HSS
7
9
S-CSCF
6
I-CSCF
14
10
S-CSCF
I-CSCF
15
16
17
Visited
B
Visited
A
2
P-CSCF
12
18
GGSN
SGSN
GGSN
SGSN
Radio Access Network
Radio Access Network
B
3
5
13
P-SCSF
11
4
A
1
Interrogating
CSCF:
Queries the
HSS to find the
correct SCSCF. First
point of
contact for
incoming call
signalling.
33
Interrogating-CSCF
  First contact point for users outside the IMS
  Contacts the HSS to obtain the name of the SCSCF serving currently a user
  Assign an S-CSCF based on capabilities received
from the HSS when none is assigned
34
S-CSCF
Home
A
Home
B
HSS
8
HSS
7
9
S-CSCF
6
I-CSCF
14
10
S-CSCF
I-CSCF
15
16
17
Visited
B
1
2GGSN
Visited
A
2
P-CSCF
1
8
SGSN
GGSN
SGSN
Radio Access Network
Radio Access Network
B
3
5
13
P-SCSF
11
4
A
1
Serving CSCF:
Provides
subscriber
services.
35
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
36
Hom
e
HSS
Profile
Location
3
4
6
8. OK
Selection of Serving
Node Location (Home
Execution)
I-CSCF
7
S-CSCF
5. REGISTER
2. REGISTER
Visited
9. OK
P-CSCF
1. REGISTER
10. OK
GGSN
SGSN
Radio Access Network
37
Home
HSS
Selection of
Serving
Node Location
(Non-Roaming)
Profile
Location
3
4
6
8. OK
I-CSCF
7
S-CSCF
5. REGISTER
2. REGISTER
9. OK
P-CSCF
1. REGISTER
10. OK
GGSN
SGSN
Radio Access Network
Home
HSS
38
Profile
Location
3
4
5. REGISTER
I-CSCF
12. OK
9
2. REGISTER
13. OK
11. OK
Visited
10
I-CSCF
S-CSCF
8. REGISTER
6
7
P-CSCF
HSS
14. OK
Location
Profile
1. REGISTER
GGSN
SGSN
Radio Access Network
Selection
of
Serving
Node Location
(Visited
Execution)
39
Visited-Domain
Provided Service
(e.g. 411 Directory
Assitance)
HSS
4
5. INVITE
S-CSCF
6. INVITE
Visited
10. IAM
MGCF/
T-SGW
11. ANM
PSTN
3
9. INVITE
I-CSCF
I-CSCF
14. 200
2. INVITE
sip:info@visited
13. 200
15. 200
12. 200
7
8
MGW
P-CSCF
16. 200
HSS
GGSN
SGSN
Radio Access Network
Updates
URI
1. INVITE tel:1411
40
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
41
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.
42
servizi
  Call waiting
  Voicemail,
  Call holding
  Text-to-speech
  Push to talk
  Speech-to-text
  Call forwarding
  Location based services
  Call transfer
  Messaging, SMS, MMS
  Call blocking services
  Presence information
  Malicious Caller Identification
  Instant messaging
  Announcement and Conference   Find Me / Follow Me
call services
43
Struttura funzionale IMS
UE in roaming e P-CSCF appartenente alla rete
visitata
tratta da S. Kasera, N. Narang: 3G Mobile Networks, Mc Graw Hill, 2005
44
Struttura funzionale IMS
tratta da G. Camarillo, M. A. Garcia-Martin: The 3G IMS,Wiley, 2006
45
Figura tratta da “Introduction to
TISPAN NGN” ERICSSON – G.
Camarillo
46
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
47
La rete di accesso: DSLAM
  Digital Subscriber
(DSLAM)
Line
  allows
telephone
lines
connections to the Internet.
Access
to
Multiplexer
make
faster
  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