Einordnung und Einführung - techfak.uni-bielefeld.de · From The 3G IP Multimedia Subsystem (IMS), Third Edition ... Selection Function (DSF) Domain Transfer Function (DTF) CS Adaptation

© 2008, Dr. Martin Fröhlich <[email protected]>, Bielefeld

IMSEinordnung und Einführung

Seminarvortrag in derArbeitsgemeinschaft Rechnerbetrieb

Technische FakultätUniversität Bielefeld

mailto:[email protected]

2

Dr. Martin FröhlichBielefeld

RBG SeminarIMS: Anwendungsgebiete

■ Converged Services Provider■ Der Service (Was) nicht die Methode (Wie) steht im Vordergrund.

■ Wide Area Networking■ Logical and Geographical Inter-Networking■ Teilnehmerzahlen ab ca. 75.000 sind typisch

3


RBG SeminarIP Multimedia Sub-System

■ Das IP Multimedia Subsystem (IMS) ist eine Sammlung von Spezifikationen des 3rd Generation Partnership Project (3GPP). Ziel von IMS ist ein standardisierter Zugriff auf Dienste aus unterschiedlichen Netzwerken.

■ IMS verwendet ein All-IP-Netzwerk, dies bedeutet, dass sämtliche Kommunikation IP-basiert erfolgt.

■ IMS unterstützt aber auch bestehende Netze wie GSM oder das herkömmliche analoge und das digitale (ISDN-)Telefonnetz. Typische Dienste sind ■ VoIP-Telefonie oder ■ Präsenzinformationen.

■ Das Basisprotokoll von IMS ist das SIP, welches über ein dediziertes IP-Netz Verbindungen zwischen den Teilnehmern aufbaut.

(Wikipedia)■ Die Architektur ist in 3GPP TS 23.228 beschrieben

4


RBG Seminar

■ IMS bildet auch die Basis für das bei ETSI (European Telecommunications Standards Institute) in der Gruppe TISPAN beschriebene Next Generation Network Release 1 (NGN R1).

■ Mit IMS wurden folgende wesentliche Punkte eingeführt:■ paketvermittelte Verbindungen zwischen zwei und mehr

Teilnehmern■ Zusammenarbeit zwischen der leitungsvermittelnden und der

paketorientierten Domäne■ eine End–to–End Aushandlung der Dienstgüte (Quality of

Service)■ dienstabhängige Kostenabrechnung■ Bereitstellung der Heimnetzumgebung in Fremdnetzen■ Unterstützung verschiedener Medientypen(Wikipedia)■ TISPAN Standards sind nicht alle frei verfügbar

IP Multimedia Sub-System

5


RBG SeminarNext Generation Network: ITU-T Y.2001

■ Paketübertragung■ Aufteilung der Steuerfunktionen in Übermittlungseigenschaften,

Ruf/Verbindung und Anwendung/Dienst■ Abkopplung des Diensteangebots vom Netz und Bereitstellung von offenen

Schnittstellen■ Unterstützung eines großen Spektrums von Diensten, Anwendungen und

Mechanismen auf der Grundlage von Dienste-Bausteinen (Dienste-Modulen) (einschließlich Echtzeit/Streaming/Nicht-Echtzeit-Dienste und Multimedia)

■ Breitband-Fähigkeiten mit durchgehender Dienstgüte und Transparenz■ Zusammenarbeit mit vorhandenen Netzen über offene Schnittstellen■ Generelle Mobilität■ Uneingeschränkter Zugang der Nutzer zu verschiedenen Diensteanbietern■ Vielzahl von Identifikationsschemata■ Einheitliche Dienstemerkmale für den gleichen Dienst aus der Sicht des Nutzers■ Konvergenz von Diensten zwischen fest/mobil■ Unabhängigkeit von dienstbezogenen Funktionen von den zugrunde liegenden

Beförderungstechnologien■ Einhaltung aller regulatorischen Anforderungen, z. B. bei Notrufen sowie

Sicherheit/Vertraulichkeit usw.

6


RBG SeminarIntelligent Network: ITU-T Q.1200

■ Ein intelligentes Netz ist keine spezielle physikalische Netzplattform, sondern eine zusätzliche diensteorientierte Architektur, die auf einer bereits vorhandenen Netzwerk-Infrastruktur aufsetzt und diese mit zusätzlichen zentral verwalteten Leistungsmerkmalen ausstattet.

■ Intelligent Network Application Part (INAP) ist eine standardisierte Schnittstelle für intelligente Netze (IN). Über diese Schnittstelle, die zwischen dem Service Control Point (SCP) und dem Service Switching Point (SSP) liegt, können Service Provider eigene Dienstleistungen anbieten.

■ Die beiden genannten Service-Punktekommunizieren miteinander über das intelligente Netzwerkprotokoll INAP, das wie ISUP auf der SS7-Signalisierung aufsetzt. Q.700 - Q.795

7


RBG SeminarÜbersicht

8


RBG SeminarAlphabet - Soup

■ Cx Reference Point between a CSCF and an HSS.■ 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.■ Iu Interface between the RNS and the core network.■ Ix Reference Point between IBCF and TrGW.■ Ici Reference Point between an IBCF and another IBCF, different IM CN subsystem ■ Izi Reference Point btw. a TrGW and another TrGW, different IM CN subsystem■ Le Reference Point between an AS and a GMLC.■ Ma Reference Point between an AS and an I-CSCF.■ Mb Reference Point to IP network services.■ 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.■ 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.

9


RBG SeminarAlphabet - Soup

■ AS: Application Server■ SIP-AS■ OSA-SCS: Open Service Access – Service Capability Server■ IM-SSF: IP Multimedia Service Switching Function

■ BGCF: Breakout Gateway Control Function■ MFR: Multimedia Resource Function

■ MRFC: — Controller■ MRFP: — Processor

■ CSCF: Call Signaling Control Function■ I-CSCF: Interrogating —■ S-CSCF: Server —■ P-CSCF: Proxy —

■ HSS: Home Subscriber Server■ SLF: Subscriber Location Function■ IP-CAN: IP Connectivity Access Network■ I-BGF: Interconnection Border Gateway Function■ MGCF: Media Gateway Control Function■ IMS-MGW: IMS – Media Gateway■ SGW: Signaling Gateway

10


RBG SeminarEvolution vom 2G zu IMS

11


RBG SeminarInterworking

12


RBG SeminarSubscriber Data Model

13


RBG SeminarSubscriber Data Access

14


RBG SeminarReferenzarchitektur IMS Core TS 23.228

Access Network

I-CSCF

UPSF

SLF

BGCF

Mj

Mk

Cx

Dx

Cx

Dx

Mp

MrSh

Sh SiISC

ISCISC

Mn

Mw

Mx

Mw

Mw

Mi

SIP-AS OSA-SCS IM-SSF

S-CSCF

MGCF

SGW

MGW

MRFP

MRFC

Ut

Gq'

NASS RACS

e2Mx

Ix

TrGW

IMS Ac. GW

P-CSCF

IBCF

Iq

e4

Ma

Ma

From The 3G IP Multimedia Subsystem (IMS), Third EditionGonzalo Camarillo and Miguel A. García-Martín

© 2008 John Wiley and Sons, Ltd.

NGN: core IMS architecture

15


RBG SeminarSIP-based Presence Service Architecture

Access Network

PUA, WatcherXDMC

Access Network

P-CSCF

I-CSCF

HSS

SLF

P-CSCF

PUA, Watcher, XDMC

ShISC ISC

Ut

S-CSCF

Presence Server (PS)

Watcher RLS RLS XDMS

PresenceXDMS

PresenceContent XDMS

Content Server

Ut

Shared XDMS

AggregationProxy

ISCISC

ISC

ISC



SIP-based presence architecture in the IMS

16


RBG SeminarVoice Call Continuity

P-CSCF

I-CSCF

HSS

VMSC

Mg

Mn

Mw

MGCF

MGW

VCC Application

CAMELservice

Domain Selection

Function (DSF)

Domain Transfer

Function (DTF)

CS AdaptationFunction (CSAF)

Access Network

S-CSCF

gsmSCF

GMSC

ISC

ISCMa Ma ISC

Cx

Sh

Sh

Gm

Mw

A/Iu

V3

PSTN

VCC enabled terminal



VCC architecture

17


RBG SeminarRegistration at the IMS level

IMSTerminal

(1) REGISTER

P-CSCF

(10) 401 Unauthorized

S-CSCF

(2) REGISTER


(11) REGISTER

(20) 200 OK

(12) REGISTER

(19) 200 OK

I-CSCF HSS

(3) Diameter UAR

(4) Diameter UAA

(5) REGISTER


(6) Diameter MAR

(7) Diameter MAA

(13) Diameter UAR

(14) Diameter UAA

(15) REGISTER

(18) 200 OK

(16) Diameter SAR

(17) Diameter SAA



Registration at the IMS level

18


RBG SeminarBasic Session Setup (1)

IMSTerminal #1

(1) INVITE

P-CSCF

(18) 183SessionProgress

P-CSCF

(3) INVITE

(17) 183 Sesssion Progress(19) 183Session Progress

(21) PRACK

S-CSCF S-CSCF

(7) Diameter LIR

(8) Diameter LIA

(15) 183 Session Progress

(22) PRACK

(26) 200 OK(27) 200 OK

(37) 200 OK

(25) PRACK(24) PRACK

(32) UPDATE

(36) 200 OK

(30) 200 OK

(31) UPDATE

(40) 200 OK

I-CSCF HSSIMS

Terminal #2

(5) INVITE

(2) 100 Trying (4) 100

Trying

(6) 100 Trying

(9) INVITE

(10) 100 Trying

(11) INVITE

(12) 100 Trying (13) INVITE

(14) 100 Trying

OriginatingVisited

Network

OriginatingHome

NetworkTerminating Home Network

TerminatingVisited

Network


(20) 183 SessionProgress

(29) 200 OK

Re

sou

rce Re

serva

tion

Re

source

Re

servation

(34) UPDATE(35) UPDATE

(38) 200 OK(39) 200 OK

Pre-alert user

Alert user

(33) UPDATE

(28) 200 OK

(23) PRACK

Evaluation of initial filter criteria

Evaluation of initial filter criteria



Basic session setup, part 1

19


RBG SeminarBasic Session Setup (2)

IMSTerminal #1

(63) ACK

P-CSCF

(44) 180Ringing

P-CSCF

(64) ACK

(43) 180 Ringing

(45) 180Ringing

(47) PRACK

S-CSCF S-CSCF

(41) 180Ringing

(48) PRACK

(52) 200 OK(53) 200 OK

(58) 200 OK

(51) PRACK(50) PRACK

(57) 200 OK(56) 200 OK

(61) 200 OK

I-CSCF HSSIMS

Terminal #2

(66) ACK

OriginatingVisited

Network

OriginatingHome

NetworkTerminating Home Network

TerminatingVisited

Network

(42) 180Ringing

(46) 180Ringing

(55) 200 OK

(67) ACK

(59) 200 OK(60) 200 OK

Alert user

(54) 200 OK

(49) PRACK

Acceptsession

(62) 200 OK

Media plane

(65) ACK



Basic session setup, part 2

20


RBG SeminarAnwendungsbeispiel

A l l R i g h t s R e s e r v e d © A l c a t e l - L u c e n t 2 0 0 61 4 | A l c a t e l - L u c e n t

G l o b a l V o I P S e r v i c e A r c h i t e c t u r e f o r T e l e f o n i c a - O 2S t a g e 3 : E n h a n c e d V o I P S e r v i c e s w i t h I n t e r n e t C o m m u n i c a t i o n s

I PI n t e r c o n n e c t

F i x e d B B

W i F i

3 GM o b i l e I P

P S T NP L M N

P O T S

G S M

F i x e d N BP O T S

I S D N

T D M P B X

T V

S o f t P h o n e

I P P h o n e

W e b c l i e n tD u a l -M o d e

3 G

I P P B XP 1

S I PS I P

H 3 2 33 G P P R e l 5 ; 6 ; 7 ; …

3 G P P R e l 6

3 G P P R e l 7 / T I S P A N R 1

G m

G m

P O T S

M a n a g e d I P N e t w o r k

G mT I S P A N I M S P E S

W i M a x

W i M a x F o r u m

G m

G m

I M S C o r e I S U P

M n

5 4 3 0 M M I M

I M / S M S / M M S

5 4 3 0 P o C

P u s h - t o - X

5 4 2 0 V C C5 4 2 0 V C C

R e s i d e n t i a lR e s i d e n t i a lV C CV C C

5 4 0 0 I S G

P a r l a y - X

8 6 9 0 O S P8 6 9 0 O S P

I MI M -- S S FS S FN G I NN G I N

I S C

C A M E L

I S C I S C I S C I S CM L P

M M 7

S M P P

5 9 0 0 P R B T5 9 0 0 P R B T

P R B TP R B T

I S C

G m

C A P

I N A P

S - C S C F

x - C S C F

B G C F

I - B C FS P D F

C / I - B G F

B 2 B U A

A G C F

B S( P E F )

S G S NG G S N

( P C E F )

W L A N( P D G )

W L A N( W A G )

B R A SD S L A M

S L F / H S S

S M S - C

M M S - C

G M L C

I S C

S h

5 4 0 0 I A S

S e r v i c e B r o k e r

I S C

5 4 1 0 P S / X D M S

P r e s e n c e / N A B

X C A P

I S C

G m

S C P N G I N & S e r v i c e B r o k e r

R T P / I P( t o m a n a g e d I P

n e t w o r k )

5 4 2 0 C T S5 4 2 0 C T S

M M T e lM M T e l

X M L

5 1 0 0 C M S5 1 0 0 C M S

U n i f i e dU n i f i e dM a i l b o xM a i l b o x

5 9 0 0 M R F5 9 0 0 M R F

M R F C /M R F C /M R F PM R F P

5 4 4 0 P C C l i e n t

H t t p

5 4 4 0 M o b i l e C l i e n t

5 3 4 4 5 3 4 4 T a NT a N

A / V / DA / V / DC o n fC o n f

I S C

H 3 2 3 / S I PI W FW A C

( P D F )G m

3 G P P 2 3 . 4 0 2 ' A r c h i t e c t u r e e n h a n c e m e n t s f o r n o n - 3 G P P a c c e s s e s ' .

I S C

M S C M L / N E T A N N

N A S S

M G C FS G F

M G

T - M G F

5 4 2 0 P C M5 4 2 0 P C M

W e bW e b

5 4 2 0 P C M5 4 2 0 P C M

W e b & W e b & S e l f C a r eS e l f C a r e

I M A P 4

E N U M

F a x

a vendor

a carrier

21


RBG SeminarGesamtarchitektur

Ap

plication

Layer

CSCFDNS

ENUMHSS

EMEMEM

VoIPAS

VoIPAS Med.

EMA EMM

Access Net

DSLAM DSLAM

BRAS

Inter Con

SIP Owner

SBC

Session C

trl LayerTran

sport Layer

1 2 3

BRAS

SBC

CustomerCare

Billing

Mediation

ProvisioningSystem &

ApplicationMonitoring

Procurem

ent

Activation

ConfigurationManagement

System

BusinessActivity

Monitoring

Fulfillment Assurance Billing

Rating

Data Management Export

SLA ConformanceManagement

Incid

ent

Invoice €

ProductService

Resource

Con

tract Setup

Sub

scriber

Ord

er

OrderManagement

System

Collection

DiscoveryD C

ActivationA

■ A: Einrichten von Kunden■ D: Analysieren von■ R&S Performance Data■ Resource & Service Fault■ Sub. & Res. Config.

(Inventory)■ C: Charging & Billing

■ Herausforderung■ NGN: Subscriber in the Net■ Klassisch: BSS/OSS/NSS

■ Orientierung■ Subscriber■ Plattform

22


RBG Seminar

Architecture for Authentication and Authorization in the IMS

HSS

SLF

Sh

Sh

Cx

Dx

DxCx

S-CSCF

SIP-AS OSA-SCS

P-CSCF

P-CSCF

I-CSCF



Architecture for authentication and authorization in the IMS

23


RBG SeminarAuth. Message flow during registration

IMSTerminal

(1) REGISTER

P-CSCF


S-CSCF

(2) REGISTER


(11) REGISTER

(20) 200 OK

(12) REGISTER

(19) 200 OK

I-CSCF HSS

(3) Diameter UAR

(4) Diameter UAA

(5) REGISTER


(6) Diameter MAR

(7) Diameter MAA

(13) Diameter UAR

(14) Diameter UAA

(15) REGISTER

(18) 200 OK

(16) Diameter SAR

(17) Diameter SAA



UAR/UAA, MAR/MAA, and SAR/SAA messages during registration

24


RBG SeminarCharging Architectures

Ro

Ro

Ro

ISC

S-CSCF IMS GWF

AS

MRFC

SGSN

OCF

GGSN

EBCFSBCF

Ro

CAP

RFABMF

ReRc



IMS online charging architecture

Rf Rf Rf Rf

Rf

Rf

Rf

GaBx

P-CSCF S-CSCF I-CSCF AS

MRFC

MGCF

BGCF

GGSNBilling

Domain

CGF

CDF

Ga



IMS offline charging architecture Online ChargingOffline Charging

25


RBG SeminarCharging Messages (Offline)

P-CSCF CDFS-CSCFIMS

Terminal

(3) INVITE P-Charging-Vector

(4) 183 Session Progress P-Charging-Vector(5) 183 Session Progress

P-Charging-Vector P-Charging-Function-Ad

(18) PRACK

(19) PRACK

(20) 200 OK

(21) 200 OK

(2) INVITE P-Charging-Vector

GGSN

(12) PDP

(6) AAR

(7) AAA

(13) PDP

(24) UPDATE P-Charging-Vector

(25) UPDATE

(26) 200 OK

(27) 200 OK

(29) 200 OK

(30) 200 OK

(31) ACR [Start]

(32) ACA

(37) ACK

(38) ACK

Originating Home Network

PCRF

(9) RAR

(10) RAA

(14) CCR

(15) CCA

(16) RAR

(17) RAA


(11) PRACK

(23) UPDATE

(28) 200 OK

(35) 200 OK

(36) ACK

(22) 200 OK

(33) ACR [Start]

(34) ACA



Session establishment flow

(1) INVITE

26


RBG SeminarCharging Function

27


RBG SeminarOffline Charging Function

28


RBG SeminarOnline Charging Function

29


RBG SeminarReferenzen

■ ISBN 978-0-470-01818-7: The 3G IP Multimedia Subsystem■ Camarillo, Garc�a-Mart�n; Wiley; 2006

■ ISBN 0-07-159464-7: The IP Multimedia Subsystem■ Russel; McGraw Hill;2008

■ 3GPP■ TISPAN

Weitere Punkte?Rückmeldungen?

Documents

Einordnung und Einführung - techfak.uni-bielefeld.de · From The 3G IP Multimedia Subsystem (IMS), Third Edition ... Selection Function (DSF) Domain Transfer Function (DTF) CS Adaptation