Capitulo 1 Fundamentos De Ims 5h1k2v

Fundamentos de IMS Diogenes Marcano http://www.atelasesores.com.ve mailto:[email protected]

NGN Aspectos Fundamentales

Evolución de los Equipos Terminales

4G Mobile-phone/PDA

Phone

FAX

PC FAX

Data inc. Everything

• Real Time DATA • Non-Real Time DATA

PC PC TV

TV

Multimedia PC (Desk Top / Lap Top)

TABLET

Evolución del Ambiente de Conmutación de Paquetes Past : Seper. of Voice & Data Transp.

Circuit Switch. Access Capa.

Circuit Switch. Transp. Capa.

Packet Switch. Transp. Capa.

Present : Sep. of V & D Access

Circuit Switch. Access Capa.

Packet Switch. Access Capa.

Circuit Switch. Transp. Capa.

Packet Switch. Transp. Capa.

xDSL / FTTx

Future : Integration of V & D Access and Transp.

Near Future : Integration of V & D Transport

Circuit Switch. Access Capa. Packet Switch. Access Capa.

Circuit Switch. Transp. Capa.

Packet Switch. Transp. Capa. Packet Switch. Access Capa.

Packet Switch. Transp. Capa.

VoIP / VToA

CONVERGENCIA

IN-NGN-IMS IN

NGN

IMS

IN: Precursor de NGN, desarrollado en los años 80s. La idea principal de IN es tener una red con una clara separación entre las funciones de conmutación y aquellas relacionadas con los servicios. NGN: Definida en los años 90s. NGN plantea que la industria pase de integración vertical a una horizontal. En la integración vertical el , el control y los servicios están unidos en una sola entidad, mientras que en la integración horizontal estas funciones están separadas en capas de acuerdo con protocolos específicos o APIs. IMS: Es un ejemplo de una red NGN, basada en SIP para el control de las sesiones. IMS se definió para ubicarse en el tope de UMTS u otras redes basadas en SIP.

IMS y NGN • NGN es un concepto que se introduce al mercado para tomar en cuenta los grandes cambios que están ocurriendo en el sector de las telecomunicaciones – Desregulación, la necesidad de crear nuevos servicios y de manera flexible, aumento en el tráfico vía internet – NGN está estandarizado por la ITU-T a través de la serie de recomendaciones Y.

• NGN está relacionada con aspectos técnicos y económicos – Económicos: NGN le permite al operador aumentar la productividad y crear nuevos servicios multimedia basados en las preferencias de los s: VoIP, Presencia, Push to talk, Streaming, Mensajería Instantánea – Técnicos: arquitectura flexible para la creación de nuevos servicios

NGN

ITU-T Rec.

• Red basada en paquetes que permite prestar servicios de telecomunicación y en la que se pueden utilizar múltiples tecnologías de transporte de banda ancha propiciadas por la QoS, y en la que las funciones relacionadas con los servicios son independientes de las tecnologías subyacentes relacionadas con el transporte. Permite a los s el sin trabas a redes y a proveedores de servicios y/o servicios de su elección. Se soporta movilidad generalizada que permitirá la prestación coherente y ubicua de servicios a los s

Movilidad Generalizada Y.2001

Capacidad del u otras entidades móviles de comunicar y acceder a servicios independientemente de los cambios de ubicación o del entorno técnico. El grado de disponibilidad de servicio puede depender de varios factores, incluidas las capacidades de la red de , los acuerdos de nivel de servicio (si los hubiese) entre la red propia del y la red visitada, etc. El término movilidad incluye la capacidad de telecomunicación con o sin continuidad de servicio

¿Por que NGN? • El concepto de NGN se ha introducido para tener en consideración las nuevas realidades en la industria de telecomunicaciones, caracterizadas por factores tales como: competencia entre operadores debido a la desregulación de los mercados, explosión del tráfico digital, (por ejemplo, la utilización creciente de la "Internet"), demanda creciente de nuevos servicios multimedia, demanda creciente de una movilidad general, convergencia de redes y servicios, etc.

• Un objetivo primordial de NGN es facilitar la convergencia de redes y la convergencia de servicios.

La separación entre Servicios y transporte se representa en NGN por medio de dos estratos con distintas funciones: el Estrato de Servicios NGN y el Estrato de Transporte NGN Funciones relacionadas con los servicios Funciones relacionadas con el transporte: capas 1, 2 y 3 de OSI CO-CS, connection-oriented circuit-switched CO-PS, connection-oriented packet-switched CL-PS, connectionless packet-switched

Datos Control - Gestión SERVICIO DATA

Plataformas de servicios: voz, datos, video o cualquier combinación de ellos

GESTION Fallas, Configuraciones, ing, Desempeño y seguridad

CONTROL Servicios: Autenticación e identificación del , isión a los servivios,

Se puede usar cualquier tecnología o protocolo de red así como cualquier técnica de conmutación sea circuitos o paquetes

Red de Transporte: Control de los recursos de la red, isión a la red

Separación entre Servicios y Transporte • IP : Anything sobre IP, IP sobre Everything • La Mayoría de los servicios usan IP • La mayoría de las redes soportan transporte de paquetes IP • IP es el elemento clave para separar servicios y transporte

(Any/All Applications e.g. voice , data , video)

Servicios

Video Services (TV, movie, etc) Data Services (WWW, e-mail, etc) Telephone Services

Anything & Everything Internet Protocol (IP)

Transporte

Alcance de Internet

Servicios

Everything (Any & All Network technologies)

ACCESS Dos Dominios

API: Application Programming Interface

API

Transporte CORE

ACCESS

Ejemplo de NGN

Chae-Sub, LEE - Chairman of FG NGN - NGN Technical Workshop 14 ~ 15 March 2005, Jeju, Korea

Recomendaciones NGN Serie Y.2000 – Y.2999 de la ITU-T

http://www.itu.int/itu-t/recommendations/index.aspx?ser=Y

IMS Generalidades

IMS - DEFINICION • IMS es una arquitectura multimedia abierta para aplicaciones IP fijas y móviles definida originalmente por el 3GPP y aceptada en gran medida por el 3GPP2. IMS está basado en protocolos estandarizados por el IETF, tales como SIP, Diameter, RTP, etc. • IMS es una arquitectura global de , conectividad y servicios que permite diversas clases de servicios multimedias a s terminales usando protocolos estándares desarrollados por el IETF. Es una plataforma de independiente que suministra servicios en forma estandarizada. • Uno de los objetivos de IMS es prestar servicios desde cualquier ubicación o red de a partir de la cual se puede acceder a la red IMS. La red IMS tiene una arquitectura diseñada para permitir una selección dinámica de la QoS • IMS está formado por un Core Network al cual se puede acceder a través de diferentes redes de

IMS es una Arquitectura Abierta Apertura-Interoperabilidad-Convergencia IMS usa IP-CAN (IP-Connectivity Access Network) para llevar señalización y tráfico, IP-CAN también permite que los movimientos del UE ( Equipment) no sean percibidos por la red IMS.

Facilidad para desplegar productos que incluyan elementos de red de diferentes vendedores: Interoperabilidad • Estandarizado por el 3GPP. Especificaciones básicas, Release 10 – ETSI TS 122 228 V10.4.1 (2011-04) Service requirements for the Internet Protocol (IP) multimedia core network subsystem; Stage 1. – ETSI TS 123 228 V10.5.0 (2011-06) IP Multimedia Subsystem (IMS)

Características de IMS • IMS suministra a cualquier servicio sin importar el tipo de medio • IMS usa un plano de control común y que trabaja para cualquier tipo de medio – Existe un único plano de control para voz, datos, video y cualquier otro tipo de servicio que requiera el

• El plano de control de IMS no necesita ninguna modificación, ni ninguna nueva tecnología para un nuevo tipo de medio • Todo es controlado por un protocolo de control de sesiones: SIP

De donde viene IMS? • La historia de IMS está estrechamente ligada al desarrollo de GSM, al 3GPP y a los diferentes releases • GSM fue desarrollado por ETSI durante los años 80 y 90, ETSI también definió la arquitectura de GPRS • El último estándar que incluyó sólo a GSM se culminó en 1998 y ese mismo año se fundó el 3GPP, con la participación de organismos de estandarización de Europa, Japón, Korea del Sur, USA y China • El objetivo del 3GPP fue definir un sistema de tercera generación basado en WCDMA y en TD-CDMA como , y la evolución del core de GSM. • El 3GPP decidió preparar las especificaciones cada año, la primera fue el Release 99 • Después del Rel. 99, el 3GPP inicio el desarrollo del Rel. 2000 orientado a una red all-IP que luego fue denominada IMS. Sin embargo, durante el desarrollo se percataron que IMS no estaría listo en un año, así que el Rel. 2000 se dividió en dos partes: el Release 4 y el Release 5. • El Rel. 4 se completó sin IMS en marzo de 2001.

Protocolos IETF usados en IMS • Gestión de Sesiones – SIP: Section Initation Protocol – SDP: Section Description Protocol

• AAA – Diameter

• Transporte de flujos IP multimedia – – – – –

RTP: Real Time Protocol RT: Real Time Control Protocol UDP: Datagram Protocol T:Transmission Control Protocol SCTP:Stream Control Transmission Protocol

• QoS – RSVP: Resource ReSerVation Protocol – DiffServ: Differentiated Services

• Seguridad – IPSec: Internet Protocol Security – TLS: Transport Layer Security

IMS - Releases del 3GPP • El concepto de IMS se introdujo en el Release 5 como parte de las especificaciones técnicas del 3GPP. IMS se presentó como una red IP independiente que permitía la interconexión con redes fijas (PSTN, ISDN, etc.) y con redes móviles (3GPP; CDMA) • El Rel. 5 se publicó en marzo de 2002, pero aún faltaban por definir muchas características de IMS, las cuales fueron pospuestas para el Rel. 6. • El Rel. 6 resolvió los problemas de IMS y se terminó en septiembre de 2005. • El Rel. 7 fue publicado en marzo de 2007 y se terminó completamente en diciembre de 2007 y se dedico a la descripción de la arquitectura de TISPAN e introdujo dos nuevas tecnologías de – DOCSIS: Data Over Cable Service Interface Specification – xDSL

• Rel. 8 introduce nuevas facilidades para el despliegue de servicios y es reconocido como un estándar común para IMS

Especificaciones 3GPP para IMS Organizadas por Tópicos





+

+



= IMS = IMS

+

= IMS

Arquitectura general de IMS Home

IMS

AS I-CSCF

HSS E-UTRAN

S-CSCF Otras redes IP/PLMN Core de la Red de Paquetes

P-CSCF

Serving PS Domain Se distingue un elemento principal el CSFC (Call Session Control Function), el cual, desde un punto de vista funcional, puede dividirse en tres bloques: P-CSCF, I-CSCF y el S-CSCF

Entidades Principales en IMS • P-CSCF The Proxy Call Session Control Function • I-CSCF The Interrogating Call Session Control Function (I-CSCF) • S-CSCF The Serving Call Session Control Function (S-CSCF) • AS: Application Server

Arquitectura General de IMS 11 1

I-CSCF The Interrogating Call Session Control Function (I-CSCF)

10

12 9 5

2 14

4 7

8 3 6 P-CSCF The Proxy Call Session Control Function

13 S-CSCF The Serving Call Session Control Function (S-CSCF)

Lista de Entidades IMS 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14.

I-CSCF Nota 1 : Interrogating Call Session Control Function S-CSCF Nota 1 : Serving Call Session Control Function P-CSCF Nota 1 : Proxy Call Session Control Function MGCF: Media Gateway Control Function IMS-MGW: IP Multimedia Subsystem - Media Gateway Function MRFC: Multimedia Resource Function Controller MRFP: Multimedia Resource Function Processor MRB: Media Resource Broker BGCF: Breakout Gateway Control Function AS: Application Server IBCF: Interconnection Border Control Function TrGW: Transition Gateway SLF Nota 2: Subscription Locator Function HSS Nota 2 : Home Subscriber Server

Nota 1: Estos son servidores SIP con funciones específicas Nota 2: Estas son entidades básicas del core network de redes móviles

Puntos de Referencia en IMS 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10.

11. 12. 13.

Cr Reference Point between an AS and an MRFC. Cx Reference Point between a CSCF and an HSS. Dh Reference Point between a LSF and an AS Dx Reference Point between an I-CSCF and an SLF. Gi Reference point between GPRS and an external packet data network. Gm Reference Point between a UE and a P-CSCF. ISC Reference Point between a CSCF and an Application Server and between a CSCF and an MRB. Iu Interface between the RNS and the core network. It is also considered as a reference point. Ix Reference Point between IBCF and TrGW. Ici Reference Point between an IBCF and another IBCF belonging to a different IM CN subsystem network. Izi Reference Point between a TrGW and another TrGW belonging to a different IM CN subsystem network. Le Reference Point between an AS and a GMLC. Ma Reference Point between an AS and an I-CSCF

Puntos de Referencia en IMS (cont.) 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23. 24. 25.

Mg Reference Point between an MGCF and a CSCF. Mi Reference Point between a CSCF and a BGCF. Mj Reference Point between a BGCF and an MGCF. Mk Reference Point between a BGCF/IMS ALG and another BGCF. Mm Reference Point between a CSCF/BGCF/IMS ALG and an IP multimedia network. Mr Reference Point between an CSCF and an MRFC. Mw Reference Point between a CSCF and another CSCF. Mx Reference Point between a CSCF/BGCF and IBCF. Rc Reference Point between an AS and an MRB. Sh Reference Point between an AS (SIP-AS or OSA-CSCF) and an HSS. Si Reference Point between an IM-SSF and an HSS. Ut Reference Point between UE and an Application Server.

Principios Básicos de IMS • SIP se encarga del registro, establecimiento, modificación y finalización de las sesiones IMS, dado que no todos los equipos terminales tienen las mismas capacidades, éstas se negocian al establecer la sesión a través de SDP • Mediante el protocolo SDP, los extremos de una sesión de comunicaciones negocian sus capacidades multimedia y definen el tipo de sesión que desean establecer. En ese proceso también se negocia la QoS, tanto en el establecimiento de la sesión como durante la misma, esto permite tener una QoS dinámica. • El transporte de red se realiza mediante IPv6 en lugar de IPv4. El 3GPP prefirió seleccionar IPv6 que es más avanzado que IPv4 • En el plano del el transporte de paquetes IP Multimedia se lleva a cabo mediante RTP (Real Time Protocol) y RT (Real Time Control Protocol) • Mientras que la QoS se garantiza a través de RSVP (Resource Servation Protocol) y DiffServ.

Vista General de IMS

IMS y LTE Evolved Packet System EPS, compuesto por el EPC y el E-UTRAN

Radio Base The MME (Mobility Management Entity). The Serving Gateway (Serving GW) The PDN Gateway (Packet Data Network). The PCRF (Policy and Charging Rules Function)

Interface de aire. OFDMA en el Downlink y SC-FDMA en el Uplink

IMS y WiMAX El WiMAX Forum ha definido el interworking con IMS a través del documento “Architecture, detailed Protocols and Procedures IP Multimedia Subsystem (IMS) Interworking” DRAFT-T33-101-R015v01-C Working Group Approved Revision (2009-01-28).

ARQUITECTURA IMS-WiMAX

TISPAN Telecoms and Internet converged Services and Protocols for Advanced Networks TISPAN es un organismo de estandarización que pertenece a la estructura del ETSI y se especializa en redes fijas y la convergencia de internet. TISPAN tiene como objetivo definir la arquitectura y diseñar las especificaciones técnicas para NGN en cuanto a las redes fijas conjuntamente con otros organismos de ETSI u organismos externos, con miras a evitar duplicación de esfuerzos.

 Evolución de las redes fijas  Migración de conmutación de circuitos a conmutación de paquetes  Integración de servicios multimedia en NGN • IPTV

 Establecer las relaciones de NGN e IMS en las redes fijas

Arquitectura IMS de TISPAN

IMS y CableLabs Fundada en 1988, CableLabs es un consorcio sin fines de lucro encargado de desarrollar tecnologías para sistemas cableados y así colaborar con los cable operadores en sus objetivos de negocio. Los de CableLabs deben necesariamente ser cable operadores.

• Entre los desarrollos de CableLabs tenemos → DOCSIS:Data Over Cable Service Interface Specification → PacketCable: Desarrollo de especificaciones técnicas de interfaces interoperables para ofrecer servicios avanzados y multimedia en tiempo real en forma bidireccional. Estas especificaciones son las que están relacionadas con IMS → OpenCable: Para el desarrollo de servicios interactivos → Tru2way: Televisión interactiva plug-and-play muy fácil de instalar que promete cambiar radicalmente el servicio de TV

• Actualmente CableLabs usa IMS 3GPP como arquitectura para servicios multimedia a través de sistemas cableados

IMS: Un estándar único

Releases 9, 10 y futuros

A partir del Release 7, los diferentes organismos acordaron unir todos sus esfuerzos para producir un documento común sobre IMS que integrara redes fijas, móviles, aplicaciones de conmutación de circuitos y de conmutación de paquetes

Red IMS Soportando Diferentes Redes de

OPEN IMS • El Open IMS Core es una implementación de código abierto de un CSCF de IMS y de un HSS de acuerdo con las especificaciones del 3GPP, 3GPP2 y ETSI TISPAN • Las aplicaciones están todas basadas en software libre, tal como SIP Express Router (SER) o MySQL, y se pueden bajar desde http://www.openimscore.org/

Proveedores de Soluciones IMS • • • • • • • • • • • • •

Alcatel-Lucent Ericsson Nokia-Siemens ZTE (China) Nortel CISCO HP Motorola Huawei (China) Samsung (Corea) LG (Corea) NEC (Japón) Fujitsu (Japón)

MODELO DE NEGOCIOS Si IMS es tan eficiente y presenta muchas ventajas tanto para operadores como para los s, ¿Porqué no termina de despegar e imponerse en el mercado?

¿

OPERADORES Fijos

IMS

Móviles Móviles+Fijos

Nuevos Entrantes

Grandes y Pequeños

Legacy

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