NGN ed IMS. Integrazione ed innovazione

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1 NGN ed IMS Integrazione ed innovazione 1

2 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 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 4 Organizzazioni ed Enti ETSI IETF 3GPP ITU-T

5 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

6 6 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

7 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 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

9 TISPAN NGN architecture 9 Telecoms & Internet converged Services & Protocols for Advanced Network Figura tratta da Introduction to TISPAN NGN ERICSSON G. Camarillo

10 NGN e la convergenza 10 Contenuti Video Audio Contenuti Film digitali: Sound TV, Film, Musica, News Stampa Dati Voice Conv. contenuti Infrastrutture Televisione Televisione Cinema/Film Cinema Film Radio Radio Print Print Internet Internet Global IP Next Generation Network: IMS enabler TLC TLC Conv. di rete Terminali Conv. di terminali

11 NGN - Lo scenario 11 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

12 NGN: tecnologie 12 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)

13 Next Generation Access 13 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)

14 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, 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,

15 verificare 15

16 IP Multimedia Subsystem IMS 16

17 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

18 IP Multimedia Subsystem 18 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

19 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 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 21 Impiego di SIP entità funzionali : Componenti SIP; Database di Utente; Piattaforma di Servizio Entità di Interlavoro Specifiche ETSI

22 22 Tratto da: Introduction to IP Multimedia Subsystem (IMS), Part 1: SOA Parlay X Web services

23 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 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 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 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 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 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 29 P-CSCF Home B Home A 10 S-CSCF P-SCSF GGSN SGSN 8 Visited B Radio Access Network HSS 7 I-CSCF 6 15 S-CSCF Visited A GGSN SGSN Radio Access Network 4 HSS 3 I-CSCF P-CSCF 2 1 Proxy CSCF: servizi di emergenza, servizi forniti localmente (e.g. report traffico) gestione della numerazione (local dialing plan) B A

30 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 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

31 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 32 I-CSCF Home B Home A 10 S-CSCF P-SCSF GGSN SGSN 8 Visited B Radio Access Network HSS 7 I-CSCF 6 15 S-CSCF Visited A GGSN SGSN Radio Access Network 4 HSS 3 I-CSCF P-CSCF 2 1 Interrogating CSCF: Queries the HSS to find the correct S- CSCF. First point of contact for incoming call signalling. B A

33 33 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

34 34 S-CSCF Home B Home A HSS HSS S-CSCF I-CSCF 6 15 S-CSCF I-CSCF Serving CSCF: Provides subscriber services P-SCSF Visited B Visited A P-CSCF GGSN SGSN Radio Access Network GGSN SGSN 1 8 Radio Access Network 1 B A

35 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 36 Hom e HSS Location Profile Selection of Serving Node Location (Home Execution) OK I-CSCF S-CSCF 5. REGISTER 2. REGISTER 9. OK Visited P-CSCF 1. REGISTER 10. OK GGSN SGSN Radio Access Network

37 37 Home HSS Selection of Serving Node Location (Non-Roaming) Location Profile OK I-CSCF S-CSCF 5. REGISTER 2. REGISTER 9. OK P-CSCF 1. REGISTER 10. OK GGSN SGSN Radio Access Network

38 Home HSS 38 Location Profile 5. REGISTER 12. OK 3 4 I-CSCF 2. REGISTER 13. OK 9 10 Visited HSS Location I-CSCF 6 7 Profile 11. OK S-CSCF 8. REGISTER P-CSCF 14. OK 1. REGISTER GGSN SGSN Radio Access Network Selection of Serving Node Location (Visited Execution)

39 Visited-Domain Provided Service (e.g. 411 Directory Assitance) PSTN 10. IAM 11. ANM Visited 9. INVITE MGCF/ T-SGW I-CSCF MGW HSS S-CSCF 6. INVITE GGSN SGSN 4 5. INVITE HSS I-CSCF P-CSCF Radio Access Network INVITE Updates URI 1. INVITE tel:1411

40 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 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 42 servizi Call waiting Call holding Push to talk Call forwarding Call transfer Call blocking services Malicious Caller Identification Announcement and Conference call services Voic , Text-to-speech Speech-to-text Location based services Messaging, SMS, MMS Presence information Instant messaging Find Me / Follow Me

43 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 44 Struttura funzionale IMS tratta da G. Camarillo, M. A. Garcia-Martin: The 3G IMS,Wiley, 2006

45 45 Figura tratta da Introduction to TISPAN NGN ERICSSON G. Camarillo

46 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 47 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

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