IMS - Instytut Telekomunikacji

Transkrypt

Instytut Telekomunikacji PW
NGN – IMS
(IP Multimedia Subsystem)
Materiały wykładowe
do użytku wewnętrznego
IMS-c
1
Widok 3GPP
Rel. 7
IMS-c
2
Architektura NGN – dotychczasowe ujęcie wykładowe
Inteligencja we współdziałających składnikach
SPr1
A1, A2,...
Aplikacje
- końcowe funkcje usługowe
- współpraca ze sterowaniem usługami i siecią (np. mediacją, zarządzaniem
zasobami)
SPri
Aa, Ab,...
API zunifikowane
SPr1
zzz
U1, U2,...
aaa
Term.capab.
User interaction
Sterowanie usługami (SCF, SF, ...)
- sterowanie zgłoszeniami (integracja modeli) (Call Control)
-sterowanie wymianą wiadomości (x-mail, fax, UM, SMS) (Messaging Control),
-sterowanie współpracą z użytkownikami (User Interaction)
- inne funkcje usługowe (składniki dla aplikacji)
- współpraca ze sterowaniem siecią (zarządzaniem zasobami, mediacją)
ogólna rola SCF/SF: oferować styk do funkcji sieciowych (network capabilities)
z "przesłonięciem" samej sieci
SPri
Ua, Ub,...
AccessCntrl
Call Control
MsgControl
API dla technik
Mediacja
S-Mobilnością
S-Messg
S-Sesją
S-Zasobami
S-Obecnością
Sterowanie siecią
- funkcje niezbędne do tworzenia i utrzymywania „połączeń” – sesji
komunikacyjnych w ramach poszczególnych technik sieciowych (ISUP, SIP, …)
- funkcje wymiany wiadomości
-Mediacja – podstawowe funkcje usługowe ( np. translacja ISUP-SIP)
(które - to kwestia „umowy społecznej”)
- zarządzanie zasobami transferowymi (wg ITU-T lokowane w w. transportowej)
.
.
terminale
serwery
. ...
.
.
Transfer
pakietów między terminalami,
terminalami a elementami
sterowania siecią, ...
dołączenie agregacja
"tranzyt"
przełączanie/ ruting
(HS access gateway,BRAS...)
IMS-c
3
IMS vs inne sieci
• Środowisko współpracy różnych sieci - architektura
Domena IMS
CSCF/
BGCF
3GPP
SIP
MGCF
Domena
PSTN
Domena GSM/UMTS
BICC
SIP-I
ISUP
MSC
Serwer
Styk Nc
BICC
SIP-I
SIP-T
ISUP
MSC
Serwer
SIP-I
SIP-T
ISUP
Softswitch
Styk Mc
Border
Gtwy
IM-MGW
MGW
VoIP
TDM
Styk Nb
VoIP
TDM
CSCF – Call Session Control F.
BGCF – Border Gateway Control F.
IM-MGW - IP Multimedia Media Gateway F.
MGW – Media Gateway
MGW
MGW
VoIP
TDM
poprzednio omawialiśmy
IMS-c
4
NGN – prace normalizacyjne
•
ITU
– SG13 (główna grupa): architektura, usługi, QoS, bezpieczeństwo, ewolucja
– NGN FG (NGN Focus Group): wspomaganie wdrażania NGN
– SG19: Fixed-mobile convergence (FMC), sieci bezprzewodowe
– SG2: identyfikacja, adresacja, routing
(szeroko dyskutowany dylemat: separacja identity/location; problem mobilności i
multihoming, architektury typu Host Identity Protocol )
– SG11: protokoły
•
3GPP
– IMS: UMTS/IMS, IMS-session control architecture
•
ETSI
– TISPAN NGN: FMC w oparciu o IMS
•
user: SIP
user: SIP + non-SIP
IETF
– protokoły: SIP, IPv4/6, COPS, Diameter, …
IMS-c
5
Dlaczego 3GPP to za mało ?
• Baza dla aplikacji SIP-owych i nie-SIP-owych
– przykłady aplikacji nie-SIP-owych: IPTV, VoD, P2P, gry sieciowe, email,
SMS/MMS
• IMS - dla konwersacyjnych aplikacji SIP-owych
• Możliwie daleka niezależność od sieci dostępowej (przewodowe –
ADSL, CTV / bezprzewodowe – UMTS, Wi-xxx,…)
• Wsparcie dla złożonych modeli biznesowych
• Rozwiązanie modelowe:
– odrębne podsystemy dla różnych klas aplikacji
• konwersacyjne, streaming (IPTV,VoD) …
• współużytkowanie głównie warstwy transportowej
– ale atrakcyjne może też być szersze zastosowanie IMS
• np. IPTV czy PES oparte o IMS
IMS-c
6
Architektura odniesienia NGN wg ITU-T Rec. Y.2001
Aplikacje dostawców
ANI
Funkcje aplikacyjne
(ParlayX,…)
Funkcje zarządzania
Profile
usługowe
użytkowników
Funkcje sterowania sieciowe i
usługowe (SIP, …)
Funkc.
termin.
końcowych
Inne
sieci
Profile
transportowe
użytkowników
Funkcje
sterowania
dostępem do sieci
Funkcje sterowania
zasobami i
przyjmowaniem zgło.
Transportowe funkcje sterowania
Funkcje
przetwarzania
mediów
Warstwa transportowa
Dostępowe
funkcje
transportowe
Funkcje
brzegowe
Rdzeniowe
funkcje
transportowe
Funkcje
bramowe
Funkcje transferowe
UNI
IMS-c
NNI 7
Modelowa architektura odniesienia wg ETSI - TISPAN NGN
(w stosunku do ITU: bliżej implementacji)
Aplikacje
Inne podsystemy
PSTN/ISDN emulation subsystem
SIP-I (ITU Q.1912.5) / SIP-T
RFC-3398)
Szczegóły dostępu zależne od
typu sieci dostępowej, np. dostęp
na poziomie IP:
• UMTS/GPRS – konteksty PDP
• xDSL - sesja PPP
Core IMS
(IP Multimedia Subsystem)
Funk.
użytk.
końco
wych
Inne
sieci
Funkcje sterowania
dostępem do sieci
Funkcje sterowania
zasobami i przyjmowaniem
...
Transportowe funkcje sterowania
•QoS
•NAT/NAPT
•bezpieczeństwo sieci (firewall)
•zapewnienie transportu „technologicznego”
•przydział adresów fizycznych, adresów
serwerów
•bezpieczeństwo terminala (szyfrowanie) Funkcje transferowe
Funkcje transferowe
IMS-c
UNI
8
NNI
Składniki – główne role
•
Transport
funkcje transferowe
–
transmisja + transport IP (ruting/switching, w tym obsługa pakietów)
sterowanie transportowe
–
Dostęp do sieci
•
•
–
Zarządzanie zasobami transportowymi
•
•
przydział zasobów transportowych (zwłaszcza w domenie dostępu/agregacji) dla strumieni w
płaszczyźnie użytkowej (współpraca z warstwą sterowania poziomu podsystemów, głównie ze
sterowaniem sesyjnym SIP)
Podsystemy
–
–
Cele: ruting zgłoszeń, przekładanie aplikacyjnych wymagań transportowych na
kategorie warstwy transportowej, dostęp do funkcji usługowych, biling
Specjalizacja (dedykowane różnym kategoriom usług)
•
–
•
jako wydzielony składnik - zasadniczo w przypadku sieci stałych (zwłaszcza przewodowych);
dla mobilnych – funkcje te wynikają już z GPRS
uwierzytelnienie terminali, przydział adresów IP (np. DHCP), informowanie sterowania
transportowego o cechach terminali i profilach QoS użytkowników
IMS-usługi sesyjne + aplikacje, emulacja PSTN/ISDN (klasyczny sprzęt abonencki), inne - np.
IPTV, VoD, …
Co z szeroko rozumianą „treścią” (sieciami treści) ?... chyba jest pewien problem ;)
Aplikacje
–
Funkcje dodane
IMS-c
9
Podsystem IMS jako fragment "prawdziwej" NGN –
główne role
AS - Application Server
BGCF - Breakout Control Gateway F
P-Proxy, I-Interrogating, S-Serving
CSCF - Call Session Control Function
HSS - Home Subscriber Server (HLR+profile usługowe)
MGCF - Media Gateway Cntrl F
MGW - Media Gateway
MRFC - Media Resource Function Controller
MRFP - Media Resource Function Processor
dane płaszczyzny użytkownika
dane płaszczyzn sterowania
UE
AS
Aplikacje/usługi zaawansowane/
dane
o użytkownikach
HSS
AS (profile…)
(sip server)
BGCF
- koordynacjaI-CSCF
dostępu do
stateless
poszczególnych funkcji, wsparcie
dla usług
- współpraca z innymi IMS,
P-CSCF
równoważenie obciążeń S-CSCF
stateful
stateful
- sygnalizacyjny punkt kontaktu,
współpraca z transportem (QoS,
bezpieczeństwo)
• rezerwacja zasobów
transportowych (cel: QoS)
•…
ruting->
PSTN / inne
SIP
MRFC
~SIP focus
Styk z:
MGCF
innymi IMS,
MGCF…
PSTN,
Multimedia
(konferencje,
H.248
voice-mail,…)
MRFP
PSTN
Inne IP
MGW
UWAGA:
• W IMS przyjęto model sterowania usługami w sieci macierzystej - SM - (home network service control), stąd szczególna rola S-CSCF;
Dla odróżnienia, w sieciach 2G obowiązuje model sterowania usługami w sieci wizytowanej (visited network service control).
• W odniesieniu do usług IMS, na poziomie transportowym IP zasadniczo obowiązuje
IMS-c model dostarczania funkcji IP w sieci wizytowanej
dlaczego ?
10
Podsystem IMS jako fragment "prawdziwej" NGN –
główne role
BGCF - Breakout Control Gateway F
CSCF - Call Session Control Function
HSS - Home Subscriber Server (HLR+profile usługowe)
MGCF - Media Gateway Cntrl F
MGW - Media Gateway
dane płaszczyzny użytkownika
dane płaszczyzn sterowania
AS
(sip server)
HSS
AS
BGCF
ruting->
PSTN / inne
I-CSCF
stateless
UE
SIP
P-CSCF
S-CSCF
MRFC
stateful
stateful
~SIP focus
MGCF
MGCF
PSTN
transportowych (cel: QoS)
•…
Inne IP
H.248
MRFP
MGW
UWAGA:
• W IMS przyjęto model sterowania usługami w sieci macierzystej - SM - (home network service control), stąd szczególna rola S-CSCF;
Dla odróżnienia, w sieciach 2G obowiązuje model sterowania usługami w sieci wizytowanej (visited network service control).
• W odniesieniu do usług IMS, na poziomie transportowym IP zasadniczo obowiązuje
IMS-c model dostarczania funkcji IP w sieci wizytowanej
dlaczego ?
11
IMS - bloki funkcjonalne
BGCF - Breakout Gateway Control Function
-CSCF - Call Session Control Function
HSS - Home Subscriber Server (HLR+Profile usługowe)
MGCF - Media Gateway Cntrl Function
MGF - Media Gateway Function
SGF - Signalling Gateway Function
Diameter
BCF – Border Control Function
(AAA)
BGF – Border Gateway Function
(C-core, I-interworking)
użytkownik warstwy transportowej
I-CSCF
(dla sygnalizacji)
stateless
SIP
SBC: QoS, bezpieczeństwo
SIP
AS
(sip server)
HSS
AS
SCCP via SIGTRAN
do I-BCF
SIP
stateful
BGCF
SIP
SIP
tel
sip
do I-BCF
P-CSCF
DNS
Parlay
Camel
SIP/SIP-I
SS7 via
SIGTRAN
dane
sygnalizacyjne
SGF
do I-BCF
MRFC
stateful
~SIP focus
stos
SS7
MGCF
H.248
Diameter
UE
I-BCF
ruting->PSTN
S-CSCF
SBC - Session Border
Controller
QoS, bezpieczeństwo,
współpraca protokołów
transportowych (cel: zapewnienie QoS)
•…
PSTN
MRFP
Inne IP
MGF
C-BGF dane użytkowe
I-BGF
UNI
Transportowy dostęp do sieci: realizacja przepływów fizycznych w dostępie (por. slajd+2):
IMS-c
UMTS – konteksty PDF, WiFi – tunel, xDSL – tunel PPP
Poziom IP : model dostępu w sieci obsługującej
NNI 12
IMS - bloki funkcjonalne
•
–
•
BGCF - Breakout Gateway Control Function
–
•
brama sygnalizacyjna (SIGTRAN)
BCF – Border Control Function (C-core, I-interworking)
–
•
przetwarzanie mediów dla realizacji usług multimedialnych domeny IMS
SGF - Signalling Gateway Function
–
•
sterowanie mediami dla realizacji usług multimedialnych domeny IMS
–
•
funkcje bramowe na poziomie mediów
–
•
sterowanie bramami medialnymi na styku z innymi sieciami (np. PSTN)
MGF - Media Gateway Function
–
•
HLR + profile usługowe użytkowników
MGCF - Media Gateway Cntrl Function
–
•
CSCF - Call Session Control Function (punkt kontaktu UE, wybór S-CSCF, registrar/ruting zgłoszeń por. dalej)
HSS - Home Subscriber Server
–
•
ruting poziomu zgłoszeń w kierunku do sieci PSTN
–
•
sterowanie usługowe
sterowanie transportowymi funkcjami brzegowymi (na podstawie analizy sygnalizacji)
BGF – Border Gateway Function (C-core, I-interworking)
–
transportowe funkcje brzegowe dla zapewnienie bezpieczeństwa (NAT, firewall)
IMS-c
13
Transportowy dostęp do sieci
Dostęp transportowy
(sterowanie transportowe)
4G/LTE: idea
podobna do 3GPP
(choć zmieniona
architektura,
uwzględniono IPv6,
zmienione
nazewnictwo, …)
Transport
Go
GGSN – Gateway GPRS Support
Node
SGSN – Serving GPRS S.N.
Re
Re
PDG - Packet Data Gateway BAS – Broadband Access
Server
WAG - Wireless Access
DSLAM – Digit. Subscr. Line
Gateway
Access Mux
< 3GPP R7 (z grubsza)
3GPP R7 / TISPAN
IMS-c
14
Np. IMS 3GPP – obsługa sesji
DNS
Rola serwerów SIP
Parlay
Camel
• w istocie stanowią platformę
dostępu do usług (model SM !!!)
• implementują ściśle zdefiniowane
zasady kierowania wiadomości SIP
pomiędzy funkcjami
AS
(sip server)
HSS
AS
Inne IMS
IBCF
INVITE (końc).
I-CSCF
SIP
stateless
BGCF
PSTN
ruting->PSTN
SGF
SIP
UE
P-CSCF
S-CSCF
stateful
stateful
MRFC
MGCF
~SIP focus
UNI
domeny tranzytowe
H.248
S-CSCF
- Registrar
-„Rozdzielacz dostępu do usług”
- Initial Filtering Criteria (z HSS)
wyzwalacze (~ IN triggers) - określa ruting do właściwych AS,
BGCF (PSTN), …
Sieć obsługująca
(np. sieć odwiedzana)
MRFP
PSTN
MGW
Sieć macierzysta ( SMa )
(model home-network service control)
Inne IP
NNI
IMS-c
15
Rola serwerów SIP - podsumowanie
• P-CSCF
– Punkt kontaktowy dla UE do IMS.
– Szyfrowanie wiadomości na styku z UE, przydział zasobów
(translacja „SDP” do kategorii funkcji sterowania transportem
RACF), ruting na poziomie SIP
• I-CSCF
– Ruting żądań rejestracji; pozyskiwanie adresów S-CSCF z HSS/
wybór S-CSCF podczas rejestracji klienta, ukrycie topologii własnej
sieci przed innymi operatorami.
– Do Rel.6: punkt wejściowy z innych sieci (od Rel.7 ta rola w I-BCF)
• S-CSCF
– Główny blok sterujący przebiegiem sesji (sterowanie w sieci
macierzystej).
– Rejestracja i uwierzytelnienie użytkowników, obsługa
zgłoszeń/ruting w tym do aplikacji) – na bazie profili użytkownika
pozyskiwanych z HSS.
IMS-c
16
Przykład: IMS 3GPP – rejestracja użytkownika
UE
P-CSCF
GGSN
(1) REGISTER (+ authoriz /security params REGISTER (+authoriz params)
DNS(domena UE)
brak jakiejkolwiek ochrony inf.,
Tutaj: ustalenie parametrów
zabezpieczeń UE - P-CSCF
(Security Associations dla IPSec)
401 ( + dane uwierzytelnienia
RAND, AUTN)
(2) REGISTER (RES=f(RAND))
zabezpieczona wymiana wiadomości SIP
(obecnie- Rel 5,6 - tylko IPSec)
S-CSCF
• Uwierzytelnienie między UE a siecią macierzystą
• Security Agreement między UE a P-CSCF
Ustanowienie
kontekstu PDP,
P-CSCF discovery
uwierzytelnienie,
uzgodnienie parametrów
bezpieczeństwa
HSS
I-CSCF
Odtąd sygnalizacja UE – P-CSCF
jest szyfrowana IPSec (niezależnie
od sekcji dostępowej)
REGISTER
401 (ATUN/RAND, IK/CK)
REGISTER
(+ nagłówek Path z P-CSCF)
DNS(domena UE)
200 OK
200 OK
Wybór S-CSCF przeznaczonego
do obsługi UE
(protokół Diameter)
401 (Unauthorized) + dane
uwierzytelnienia (dla UE) i klucze
szyfrowania (dla IPsec UE-P-CSCF)
Pobranie danych uwierzytelnienia i
kluczy szyfracji z HSS
(AUTN/RAND; IK/CK)
REGISTER
Pobranie profilu użytkownika IFC
200 OK.
(+nagłówek Service-Route z S-CSCF;
Service Route por. dalej)
USŁUGI:
por.
koncepcja
Init.Filt.Crit.
+ procedury zapisania się w S-CSCF na przekaz danych rejestracyjnych użytkownika (osobno UE i P-CSCF)
SUBSCRIBE
OK
NOTIFY
OK
SUBSCRIBE
OK
NOTIFY
OK
aby poznać status rejestracji pozostałych
IMS-cURI klienta oraz dla celów re-authentication i de-registration
Sieć obsługująca UE
Sieć macierzysta dla UE
17
!
Przykład: IMS 3GPP – ustanowienie sesji
UA-A
P-CSCF-A
S-CSCF-A
?
I-CSCF-B
Init.Filt.Crit
.
INVITE(SDP1)
HSS-B
S-CSCF(B)=?
Zakończenie fazy
ustanawiania sesji
Negocjacja medium + „w tle” QoS w warstwie transportowej
(P-CSCF śledzi SDP i koordynuje rezerwacje zasobów
transportowych poprzez SPDF – por. wykład IMS-transport)
(prop. SDP 1 – wszystkie media i kodeki)
UA-B
?
Init.Filt.Cri
t.
IPSec
wg kluczy
(1) REGISTER
teraz
rezerwacja
zasobów,
współpraca
PCSCF z SPDF
P-CSCF-B
S-CSCF-B
INVITE(SDP1)
183 (Session Progres)
(odpow. SDP 1 – wspierane media i kodeki)
Zbiór ten może zostać następnie zawężony z uwagi na rezultat
uzgodnień z warstwą transportową
rezerwacja
zasobów,
współpraca
PCSCF z
SPDF
PRACK (Provisional ACK)
(odpow. SDP 2 – 1 kodek per każde zaakceptowane medium)
200 OK
(odpow. SDP 2 )
UPDATE
(odpow. SDP 3 ; stan Preconditions)
200 OK.
(odpow. SDP 3 ; stan Preconditions)
180 (Ringing)
PRACK (Provisional ACK)
(widzę zgodność Preconditions)
200 OK
(ja też widzę zgodność Preconditions)
Ostateczne potwierdzenie: kodeki +
transport OK
200 OK
ACK
Sieć obsługująca UE-A
Sieć
macierzysta
dla UE-A
Istotne rozszerzenia SIP:
•provisional ACK (PRACK)
•mechanizm Preconditions (opóźnienie zakończenia zestawiania
sesji w celu zgrania tego procesu z obustronną rezerwacją
zasobów; więcej o zasobach – wykład IMS-transport)
IMS-c
Sieć macierzysta dla UE-B
18
Sieć obsługująca UE-B
Przykład: IMS 3GPP – pozostałe transakcje w ramach sesji
UA-A
P-CSCF-A
S-CSCF-A
I-CSCF-B
HSS-B
S-CSCF-B
P-CSCF-B
UA-B
(Route ~ Service-route)
Negocjacja medium + QoS w warstwie transportowej
(P-CSCF śledzi SDP i koordynuje rezerwacje zasobów
transportowych)
(Route ~ Path)
Typowo pomijanie I-CSCF w celu skrócenia
scieżki sygnalizacyjnej
(wykorzystanie mechanizmów rutingowych
SIP: nagłówki Path (S-CSCF->UE), ServiceRoute (UE->S-CSCF), Record-route, Route)
Sieć obsługująca
Sieć
macierzysta
dla UE-A
IMS-c
Sieć macierzysta dla UE-B
19
Sieć obsługująca
Rola pól rutingowych
•
Ustalane podczas rejestracji terminala
–
Path
•
•
–
Service_Route
•
•
•
ustalane przez S-CSCF, pamiętane przez UE oraz obsługujące P-CSCF (na okres
rejestracji)
do osiągnięcia macierzystego S-CSCF przez żądanie nawiązania dialogu (np.
INVITE) generowane przez już zarejestrowany terminal UE
Ustalane podczas nawiązania sesji
–
RecordRoute/Route
•
•
•
ustalane prze P-CSCF, pamiętane przez obsługujące S-CSCF (na okres rejestracji)
do osiągnięcia właściwego docelowego P-CSCF z poziomu S-CSCF przez żądanie
nawiązania dialogu (np. INVITE)
ustawiane przez UE i serwery (ważne w ramach dialogu)
do rutingu (w łańcuchu serwerów) żądań kolejnych transakcji podczas już
nawiązanego dialogu
Ustalane podczas rutingu żądania (w ramach transakcji)
–
Via
•
•
do rutingu odpowiedzi dokładnie po ścieżce przejścia żądania transakcji (ale „pod
prąd”)
ważne w ramach transakcji
IMS-c
20
Ruting zgłoszeń – podsumowanie
(dla bardzej dociekliwych;dla uproszczenia przypadek Rel.6)
0. Zestawienie tunelu L2 między terminalem a węzłem brzegowym.
Na tym etapie terminal pozyskuje adres obsługującego P-CSCF, następnie zawsze wstawiany na początek pola Route; szczegóły
pozyskania tego adresu są zależne od techniki dostępowej (UMTS/sieć stała xDSL, sieć WiFi,…)
Sieć wizytowana dla A
Sieć macierzysta dla A
Sieć macierzysta i wizytowana dla B
Service-Route: S-CSCF-A
1.
A
200 OK
Rejestracja
(A – roaming, B - ? )
S-CSCF
I-CSCF
I-CSCF-A
UE-A poznaje P-CSCF-A w
czasie ustanowienia kontekstu
PDP dla sygnalizacji IMS.
S-CSCF-A wskazuje swój
URI = S-CSCF-A, na który to
adres należy kierować żądania
inicjowane przez UA-A (S-CSCF-A jest
zapamiętany w P-CSCA i w UE-A; wstawiane
w Route). S-CSCF zapamiętuje też Path
(równe P-CSCF-A), później używane jako pole
Route, aby dla wywołań kierowanych do UE-A
dotrzeć do P-CSCF-A z pominięciem I-CSCF.
S-CSCF
P-CSCF
P-CSCF-A wskazuje swój
Service-Route: Path: P-CSCF-A
URI = P-CSCF-A, na który to
S-CSCF-A P-CSCF-A
adres S-CSCF-A macierzyste
dla UE-A ma kierować żądania
UA-A
UE-A. P-CSCF-A jest więc
REGISTER
pamiętany w S-CSCF-A i tam
używany w Route;
UNI
NNI
Pole Service-Route jest
zapamiętane przez UA-A i PCSCF-A i w przyszłych INVITE
używane w ścieżce
Route: P-CSCF-A , S-SCCF-A.
B
S-CSCF-A
I-CSCF
P-CSCF-B
UA-B
NNI
UNI
Ruting na poziomie IP do I-CSCF-A na podstawie DNS
i założenia: <FQDN domeny UE-A> = Request URI
Legenda
xxx
element domeny
macierzystej
abonenta A
yyy
element domeny
macierzystej
abonenta B
zzz
elementy domen
wizytowanych
Pytanie: wykorzystanie Via w tej fazie ?
IMS-c
21
Ruting zgłoszeń – podsumowanie (cd.)
(dla dociekliwych)
Service-Route-A
I-CSCF nie wgrywa się na
RecordRoute (tylko na Via)
RecordRoute += S-CSCF-A ; Route: I-CSCF-B
S-CSCF-A
2.
INVITE
Service-Route-B
S-CSCF
Dialog A->B - nawiązanie
P-CSCF-A wgrywa się na RecRout i modyfikuje
Route
I-CSCF
S-CSCF-B
RecordRoute += S-CSCF-B
P-CSCF
S-CSCF wskazuje URI P-CSCF-A w
sieci obsługującej, przez który to
węzeł można trafić do UE B. Wypełnia
RecordRoute, by pozostać w dialogu.
I-CSCF-B
RecordRoute: P-CSCF-A; Route: S-CSCF-A
Route: P-CSCF-A, S-CSCF-A
UE wskazuje ścieżkę (a w niej
URI macierzystego S-CSCF)
dokąd ma trafić żądanie
nawiązania dialogu
Route: P-CSCF-B
I-CSCF
P-CSCF-A
Path-A
UA-A
200 OK
RecordRoute
Path-B P-CSCF-B
UA-B
NNI
UNI
NNI
UE zapamiętuje zwrotne RecordRoute do użycia jako
Route w kolejnych transakcjach dialogu;
Po nawiązaniu dialogu mamy:
Dla UE-A: RecordRoute = P-CSCF-A , S-CSCF-A ,
S-CSCF-B , P-CSCF-B
UNI
UE w odpowiedzi OK zwrotnie
przekazuje w RecordRoute ustaloną
ścieżkę dla kolejnych transakcji
rozpoczętego dialogu:
Dla UE-B: RecordRoute= P-CSCF-B,
S-CSCF-B, S-CSCF-A, P-SCCF-A
S-CSCF-A
3.
Kolejne żądania w dialogu
S-CSCF
I-CSCF
Route = RecordRoute
I-CSCF-A
S-CSCF-B
P-CSCF
I-CSCF-B
Route = RecordRoute
P-CSCF-B
P-CSCF-A
UA-A
UA-B
UNI
NNI
NNI
Ruting wg ustalonej wartości RecordRoute
UNI
22
IMS – realizacja (dostęp do) usług
• Idea realizacji
Usługi - AbB
Usługi - AbA
np. Parlay(X),
Camel
WWW
np. Parlay (X)
Camel
ASi
AS1
HSS
...
ASn
WWW
...
ASk
HSS
(SIP server)
SIP
S-CSCF-B
ruting SIP wg kryteriów IFC oraz na
podstawie modyfikacji na poziomie AS
(Record-Route, Route)
UE-A
SIP
S-CSCF-A
stanowy
IFC – Initial Filtering Criteria
UE-B
stanowy
SIP
IMS-c
23
IMS - usługi
• IMS/3GPP - Profil użytkownika i profil usługowy (w HSS)
Private user identity (np. dla UMTS jest to pochodna ~IMSI)
Profil zawodowy
Public identification
sip:[email protected]
tel:+48228259820
…
Service profile n
Profil domowy
Public identification
sip:[email protected]
tel:+48226667788
…
Service profile 1
Core Net Service Authoriz.
2
Initial Filtering Criteria 1
…
…
Initial Filtering Criteria n
…
Znaczenie „operatorskie” profilu dla mediów (np. klasa złota / srebrna /
brązowa) wykorzystywanego w S-CSCF przy analizie parametrów pola
SDP
Kryteria wyzwalania poszczególnych usług poziomu aplikacyjnego
(AS) dla „profilu zawodowego”, interpretowane w S-CSCF w celu
organizacji właściwego rutingu wiadomości SIP do serwerów
aplikacyjnych
IMS-c
24
IMS - Initial Filtering Criteria
• IFC – opis kryteriów wyzwalania usług
• Ogólna zasada wykorzystania IFC
HSS
IFCn
IFC2
AS1
AS2
…
ASn
rejestracja użytkownika
SIP
IFC1
SIP
IFC1
F1
IFC2
SIP
F2
IFCn
SIP
Fn
SIP Routing SIP
S-CSCF
kolejność analizy wg. priorytetu IFC IMS-c
25
Initial Filtering Criteria – przykład
Request URI (dla jakiej zawartości tego pola zdefiniowano wyzwalacz)
Initial Filtering Criteria
Trigger point (wyzwalacz) (0..1)
Service trigger point 1
opis kryterium wyzwolenia usługi
SIP Method (dla jakiej metody SIP)
np. INVITE
SIP Header (dla jakiej wartości określonego pola nagłówka SIP)
np. To = [email protected]
From = [email protected]
Session case (sesja originating/terminating/terminating_unregistered)
np. terminating_unregistered
Session description (wyrażenie opisujące filtr dla zawartości pola SDP)
…
Studencie: rozpatrz ten przykład w kontekście projektu.
dokument XML
można je łączyć wyrażeniami logicznymi
Service trigger point n
opis kryterium wyzwolenia usługi
Przykład: przekierowanie na adres domowy, gdy nie jestem
zarejestrowany w tele.pw.edu.pl
Ustawienie parametrów przekierowania w formie udostępnionej przez usługodawcę
(ogólnie: kiedy wywołać)
(ogólnie: co i jak wywołać)
Parametry wywołania AS
Application server (adr. serwera)
np. sip:[email protected]
S-CSCF
Appl serv 1
I-CSCF
INVITE darek@tele...
Analiza IFC
dla „darek@...”
Service information
parametry wymagane do
przesłania serwerowi w
wiadomości SIP
Onet
INVITE sip:darek@tele...
INVITE sip:[email protected]
INVITE sip:[email protected]
IMS-c
26
Do rozważenia: którędy by „poszedł” ten INVITE, gdyby było <tel:+48226667788> ?
Przykłady wykorzystania platformy IMS
• PES (PSTN/ISDN Emulation Service) – wykorzystanie
serwerów aplikacyjnych do realizacji usług w profilu PSTN
• Realizacja IPTV (część funkcji – np. rejestracja, listy programów
- SIP, inne – np. sterowanie odtwarzaniem - specyficzne dla
platform IPTV)
IMS-c
27
Instytut Telekomunikacji PW
NGN/IMS-Transport
(warstwa transportowa NGN/IMS)
IMS/Transport
28
RACF – Resource and Admission COntrol FUnction
Architektura odniesienia NGN – funkcje transportowe
ANI
Funkcje aplikacyjne
(ParlayX,…)
Profile
usługowe
użytkowników
Funkcje
domeny
użytkow
nika
Profile
transportowe
użytkowników
Core IMS
Funkcje sterowania sieciowe i
usługowe (SIP, …)
Inne
sieci
Funkcje
sterowania
dostępem do sieci
Transportowe
Funkcje sterowania
zasobami i
przyjmowaniem zgło.
f-kcje sterowania
Funkcje
przetwarzania
mediów
Funkcje
dostępowe
Dostępowe
funkcje
transportowe
Funkcje
brzegowe
Rdzeniowe
funkcje
transportowe
Funkcje
bramowe
Funkcje transferowe
UNI
•przydział adresów fizycznych, adresów serwerów
•QoS,
IMS/Transport
•QoS
•FW/NAT/NAPT-bezpieczeństwo sieci
•FW/NAT-bezpieczeństwo klienta
NNI
29
Miejsca charakterystyczne w łańcuchu transportowym
Poniżej: przypadek modelowy dla sieci stałej
Łącze
dostępowe
(ostatni km)
Sieć agregacyjna
(niekoniecznie IP)
Sieć usługowa
Sieć szkieletowa
(IMS-core+transport)
IP
Potencjalne
„miejsca zapalne”
Inne
sieci IMS
RG
Węzeł dost.
(np. DSLAM)
•przydział adresów fizycznych, adresów
serwerów
•QoS
•FW/NAT-bezpieczeństwo klienta
Brzeg IP
(IP Edge)
C-BGF
I-BGF Punkty kontrolne
•QoS,
•FW/NAT/NAPT-bezpieczeństwo sieci
RG – Residential Gateway (sieć lokalna użytkownika, NAT, FW, …)
IP Edge – QoS
BGF – Border Gateway Function (funkcja bramowa – QoS, polityki/bezpieczeństwo-NAT/FW)
C-BGF - Core BGF (wejście do domeny IMS od strony Ab) , polityki/bezpieczeństwo-NAT/FW od strony użytkownika
I-BGF – Interworking BGF (styk z innymi sieciami IMS)
30
Punkty kontrolne – główne role
• RG (Residential Gateway)
– sieć lokalna od strony użytkownika
– zakończenie dostępu abonenckiego: realizacja tuneli L2, NAT/FW
• Węzeł dostępowy (Access node, np. DSLAM przy dostępie xDSL)
– zakończenie dostępu abonenckiego od strony sieci
– realizacja tuneli L2 (RG-IPEdge) w technice danej sieci agregacyjnej
z uwzględnieniem aspektów jakości (QoS)
• IP Edge
– zakończenie tuneli L2, realizacja QoS/agregacja w obrębie szkieletu
– uwierzytelnienie terminali, przydział adresów IP dla RG (np. PPP lub
DHCP) (we współpracy z funkcjami AAA i serwerami adresów)
• x-BGF (Border Gateway Function)
– ochrona sieci usługowej IMS (C- od strony dostępu, I- od strony
styków z innymi sieciami IMS) – QoS/wykorzystanie
zasobów/bezpieczeństwo
Realizacja tych funkcji na bazie specjalizowanych
bloków sterowania warstwy transportowej …
IMS/Transport
31
Warstwa transportowa a Core-IMS
• „Trasy” strumieni
PCSCF
sygnalizacja
SCSCF
Core-IMS
media
Inne
sieci IMS
RG
Węzeł dost.
(np. DSLAM)
Łącze
dostępowe
(ostatni km)
Brzeg IP
(IP Edge)
Sieć agregacyjna
(nie-IP)
C-BGF
Sieć szkieletowa
IP
I-BGF
Sieć usługowa
(IMS-core+transport)
BGF – Border Gateway Function (funkcja bramowa – QoS, polityki/bezpieczeństwo-NAT/FW)
C-BGF - Core BGF (wejście do domeny IMS od strony Ab)
I-BGF – Interworking BGF (styk z innymi sieciami IMS)
IP Edge - QoS
RG – Residential Gateway (sieć lokalna użytkownika,
NAT, FW, …)
IMS/Transport
32
Warstwa transportowa a Core-IMS
• … pełniejszy obraz
• uwierzytelnienie, autoryzacja
• przydział adresów
• dane lokalizacyjne
• baza danych abonenckich (transp.)
(PCRF w 3GPP)
(a.k.a. admission control)
PCSCF
SCSCF
I-BCF
punkt kontaktu
Transportowe
Funkcje
sterowania
ARACF
NASS
SPDF
RACS
Sterowanie
zasobami
i przyjmowaniem
zgłoszeń
SPDF
Inne
sieci IMS
RG
Węzeł dost.
(np. DSLAM)
Łącze
dostępowe
(ostatni km)
Brzeg IP
(IP Edge)
Sieć agregacyjna
(niekoniecznie IP)
…
A-RACF – Access-Resource Admission and
Control Function
I-BCF – Interworking Border Control Function
NASS – Network Attachment Subsystem
RACS – Resource and Admission Control Subsystem
SPDF – Service-based Policy Decision Function
C-BGF (PCEF w 3GPP) I-BGF
Sieć szkieletowa
IP
Sieć usługowa
(IMS-core + transport)
Podstawowe zadania domeny sterowania warstwy
transportowej:
• zapewnianie QoS
• wymuszanie realizacji polityk operatora
(policy control)
33
• przejście przez NAT
Zapewnianie QoS, wymuszanie polityk, NAT
•
Zapewnianie QoS
– różne metody zależnie od segmentu sieci
• Agregacja: gwarantowana jakość (guaranteed QoS, np. znacznikowanie pakietów,
policing)
• IP backbone, sieć usługowa: względna jakość (relative QoS - np. DiffServ)
– sterowanie przyjmowaniem „zgłoszeń” (admission control)
• Wynik pracy zespołu funkcji RACF
•
Wymuszanie realizacji polityk (policy control)
– Policy control: sprawdzenie zgodności żądań (QoS, etc.) z zasadmi świadczenia
usług (ogólnymi, definiowanymi przez operatora) oraz z zasadmi określonymi dla
danego abonenta. Dostarcza środków kontroli wykorzystania zasobów i
zapobiegania „kradzieży usług”.
– podstawowy środek: filtrowanie przepływów na poziomie pakietowym (w
bramach BGF i/lub IP edge) – filtry są wymuszane przez SPDF/RACS
•
Sterowanie przejściem przez NAT
– w oczywisty sposób związane z policy control (BGF posiada funkcje
Firewall/NAT)
– tzw. hosted NAT traversal – przejście przez NAT w domenie użytkownika
IMS/Transport
34
Główne styki i protokoły
W 3GPP podobnie
Gq -> Rx
SPDF -> PCRF
• role podobne, choć przy nieco innych funkcjach szczegółowych
PCSCF
Diameter
(RFC 3588)
ARACF
NASS
Ra
Re
I/SCSCF
I-BCF
Diameter
Gq’ =>Rx (RFC 3588)
Diameter
SPDF
H.248.1 ver. 3
RACS
SPDF
H.248.1 ver. 3
Inne
sieci IMS
RG
Węzeł dost.
(np. DSLAM)
Brzeg IP
(IP Edge)
C-BGF
I-BGF
Tunel L2
IMS/Transport
35
Główne styki i protokoły - cd. P-CSCF - SPDF
NASS -> P-CSCF
profil dost.
użytkowika
(statyczne dane
„IP connectivity”)
dane o żądaniu (dynamiczne)
PCSCF
NASS -> A-RACF (statyczne dane)
pełny profil
dostępowy uż.
Diameter
(RFC 3588)
ARACF
NASS
Ra
Re
I/SCSCF
I-BCF
Diameter
Gq’ +> Rx (RFC 3588)
Diameter
SPDF
H.248.1 ver. 3
RACS
SPDF
H.248.1 ver. 3
Inne
sieci IMS
RG
Węzeł dost.
(np. DSLAM)
Brzeg IP
(IP Edge)
C-BGF
I-BGF
Tunel L2
IMS/Transport
36
Główne styki i protokoły – cd.
Styk Ia (H.248.1)
•otwieranie/zamykanie portów (filtracja pakietów IP na bazie adresów i portów);
•przydział i translacja adresów IP i portów (NAPT); przez SPDF we współpracy z
A-RACF;
•współpraca IPv4 / IPv6 (NAPT-PT);
•hosted NAT traversal (uspójnienie adresów poziomu SIP/SDP i
przepływów medialnych (np. RTP))
•znacznikowanie pakietów wychodzących;
PI/SI-BCF
•alokacja zasobów/rezerwacja pasma we współpracy z A-RACF;
CSCF
CSCF
•policing dla ruchu wyjściowego;
•pomiary wykorzystania zasobów (dla bilingu).
Diameter
Gq’ =>Rx (RFC 3588)
ARACF
NASS
Ra
Re
SPDF
H.248.1 ver. 3
RACS
SPDF
H.248.1 ver. 3
Inne
sieci IMS
RG
Węzeł dost.
(np. DSLAM)
Brzeg IP
(IP Edge)
Tunel L2
IMS/Transport
C-BGF
I-BGF
SBC
(Session Border Controller)
37
SPDF – idea styku Gq’
INVITE(…, SDP)
Opis konkretny SIP/SDP
SIP/SDP
Opis składników medium
- typ medium (voice,…)
- lista kodeków
- ew. pasmo dla każdego kodeka
+
Statyczne info usługowe z NASS
translacja przez P-CSCF
(lub przez I-BCF na styku z innymi sieciami)
analogicznie
Opis generyczny
Diameter
Diameter
Lista przepływów
- klasa usługi
- priorytet
- cechy medium
PCSCF
I/SCSCF
Gq’ =>Rx
H.248
NASS
ARACF
Re
I-BCF
Gq’
Diameter
SPDF
H.248. 1 ver. 3
RACS
SPDF
H.248.1 ver. 3
Inne
sieci IMS
RG
Węzeł dost.
(np. DSLAM)
Brzeg IP
(IP Edge)
IMS/Transport
C-BGF
I-BGF
Sterowanie na bazie polityk operatora, danych
o użytkowniku i wymaganiach usługowych z
P-CSCF
Transportowe funkcje sterowania – podsumowanie ról
•
•
•
•
P-CSCF, I-BCF
– translacja deklaracji wynikających z SIP/SDP na generyczne kategorie styku Gq’
– koordynowanie rezerwacji na styku Gq’ z negocjacją na poziomie SIP
SPDF
– Generyczny styk do warstwy transportu dla funkcji sterowania sesją (jeden punkt
kontaktowy)
– Ukrywanie topologii warstwy sterowania transportem
– Sprawdzanie zgodności żądań z politykami (provider policies), lokalizacja właściwego
A-RACF i BGF zależnie od wywołania, rezerwacja zasobów
A-RACF
– Sterowanie siecią agregacyjną
• Dla poszczególnych wywołań (np. przyjmowanie zgłoszeń, rezerwacja zasobów)
– na podstawie transportowych profili abonenckich z NASS i żądań
przekazywanych z SPDF
3GPP – podobnie, ale z uwzględnieniem specyfiki, np.:
– NASS jest w HSS
– IPEdge - CBGF => SGSN – GGSN [+ GTP (GPRS Tun. Prot.)]
– 3GPP Rel. 8 (Dec. 2008): GTP lub PMIPv6/DSMIPv6/MIPv4
• Proxy Mobile IPv6/DualStack IPv6/MIPv4 – wymagane dodatkowe bloki i styki
IMS/Transport
39
podsumowanie ról – cd.
• IPEdge, C-BGF, I-BGF – zestawienie ról
IPEdge
C-BGF
I-BGF
tzn. przez NAT użytkownika
IMS/Transport
40

IMS - Instytut Telekomunikacji

Transkrypt

Podobne dokumenty

UCM6510