architektura usługowa ims - instytut telekomunikacjimareks/auims/auims-w10.pdf · 2017-05-30 ·...

63
Ewolucja IMS

Upload: others

Post on 09-Aug-2020

1 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Ewolucja IMS

Page 2: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

2

Definicja UTRAN

Podstawowe

funkcje usługowe

3G

Podstawa dla

wczesnych wdrożeń

sieci 3G

„Common IMS”

Uwzględnienie

przewodowego dost.

szerokopasmowego

Zachowanie ciagłości

połączenia (Voice Call

Continuity)

Usługi multimedialne

wykorzystujące IMS

R 7

2007

R 4

3/2001

R 5

3/2002

Druga faza IMS

Dostęp HSUPA

Wiele nowych

funkcji usługowych

realizujących w

pełni założenia sieci

3G

R 6

12/2004

Rok

R 1

2006

R 2

12/2007

R 3

R 99

12/1999

Architektura IMS

Usługi

multimedialne

wykorzystujące IP

Dostęp HSDPA

Separacja

płaszczyzn

sterowania i

użytkownika w

sieci szkieletowej

Pierwsze kroki ku

oparciu działania na

IP

Emulacja PSTN/ISDN

Usługi dostarczania

treści: IPTV,

strumieniowanie ,..

Optymalizacja

wykorzystania zasobów

Szczegółowa definicja

architektury

Podstawowe usługi

OSS, dane użytk.NGN,

kontrola przeciążeń,

QoS, bezpieczeństwo…

00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 Wprowadzenie IMS

R 8

2009?

Konsolidacja VoIP

Ewolucja usług IPTV ,..

Ultra szerokopasmowy

dostęp do NGN

Współpraca z sieciami

NGN - IMS i „nie-IMS”

Page 3: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

3

Wizja sieci NGN w ETSI

Integracja sieci mobilnych i stacjonarnych za pomocą wspólnej platformy IMS

Uniwersalna wielousługowa, wieloprotokołowa sieć IP Neutralność dostępowa

dostęp bezprzewodowy i przewodowy, mobilny i stacjonarny

Zapewnienie QoS, bezpieczeństwa i niezawodności Zapewnienie współpracy z innymi sieciami Obsługa mobilności i nomadyczności użytkowników i urządzeń Uniwersalny dostęp do personalnego profilu usługowego

stały w dowolnym miejscu za pomocą różnych terminali

Page 4: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

4

Założenia architektury TISPAN NGN

Podejście oparte o koncepcję podsystemów: Elastyczność umożliwiająca wprowadzanie z czasem nowych podsystemów

stosownie do potrzeb i kategorii usług Wykorzystanie dorobku innych ciał normalizacyjnych

Komunikacja IP realizowana przez dwa podsystemy: Network Attachment Subsystem (NASS) Resource and Admission Control Subsystem (RACS)

Pierwsze podsystemy usługowe: 3GPP IMS zaadaptowany do obsługi dostępu xDSL(wspólnie z 3GPP), do usług

multimedialnych i emulacji usług PSTN/ISDN Podsystem emulacji PSTN/ISDN umożliwiający wymianę sprzętu TDM przy

zachowaniu tradycyjnych terminali i symulacji usług PSTN/ISDN dla terminali IP

Page 5: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

5

Normalizacja NGN w ETSI TISPAN

NGN-Release 1: Grudzień 2005 Definicja architektury z uwzględnieniem jej wykorzystania i adaptacji

pod kątem realizacji innych podsystemów

NGN-Release 2: Kwiecień 2008, Oparty na Release 1

Dodane nowe obszary zastosowań IPTV, Brama domowa, sieci korporacyjne

NGN Release 3: Czerwiec 2008 10 obszarów prac, m.in. inteligentny dom, ITS, …

Współpraca z systemami „nie-IMS”

Page 6: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

6

Charakterystyka ETSI TISPAN NGN Release 1

Wsparcie dla aplikacji SIPowych i nie SIPowych

IMS dla konwersacyjnych aplikacji SIPowych

Inne podsystemy dla innych rodzajów aplikacji

Uniwersalność dostępowa

Wsparcie dla realizacji złożonych modeli komercyjnego świadczenia usług

Realizacja FMC w oparciu o IMS

Wykorzystanie wyników i współpraca

3GPP, DSL Forum, MultiService Forum, OMA, ITU-T NGN FG, Parlay

Podstawa - 3GPP IMS Release 6

Page 7: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

7

TISPAN NGN Release 3

Zakres wymagań dotyczących NGN Release 3 Konsolidacja zagadnień związanych z VoIP

End-to-end QoS, bezpieczeństwo, współpraca miedzysieciowaa

Ewolucja usług IPTV Łączenie funkcjonalności TV z usługami telekomunikacyjnymi

Ultra szerokopasmowy dostęp do NGN Stacjonarny i bezprzewodowy

Współpraca z sieciami NGN - IMS i „nie-IMS”

Harmonizacja sieci – poprawienie interoperacyjności z innymi sieciami NGN (nie IMS)

Współpraca z 3GPP i GSMA oraz innymi organizacjami normalizacyjnymi

Page 8: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

8

Środowisko IMS TISPAN

Page 9: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

9

TISPAN a architektura sieci stacjonarnej NGN

Dwa dodatkowe podsystemy: Network Attachment Subsystem (NASS)

Wsparcie dla dostępu nomadycznego i zarządzaniu lokalizacjami za pomocą usług IP jak w sieciach stacjonarnych z uwzględnieniem systemów AAA

Resource Admission Control Subsystem (RACS)

Realizacja QoS

Sterowanie bramami na granicach sieci

Obsługa przejścia przez NATy zlokalizowane w sieciach u użytkowników

Page 10: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

10

Architektura TISPAN NGN - koncepcja podsystemów

Oth

er n

etw

ork

s

Other subsystems

Core IMS

PSTN/ISDN Emulationsubsystem

User E

qu

ipm

en

t

Service Layer

Transport Layer

Transfer Functions

Resource and Admission Control

Subsystem

Network Attachment Subsystem

Applications

Userprofiles

Page 11: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

12

Oth

er IP

Ne

two

rks

IP Transport (Access and Core)

T-MGF

I-BGF

ASHSS

IBCF

A-BGF

P-CSCF

S-CSCF

BGCF

I-CSCF

SLF

Charging

Functions

IWF

UE

« Core IMS »

Mw

MwMw/Mk/Mm

Mr

Mg

Mj

Mi

Mp MnGm

Gq

ISC Cx

Dx

Dh

Sh

Ic

Rf/Ro

Rf/RoCx

Ib

Ia

Id

PS

TN

/ISD

N

SGFMRFC MGCF

MRFP

Resource and Admission Control Subsystem

Network

Attachment

Subsystem

If

Ie

Mi

Mw

Oth

er IP

Ne

two

rks

IP Transport (Access and Core)

T-MGF

I-BGF

ASHSS

IBCF

A-BGF

P-CSCF

S-CSCF

BGCF

I-CSCF

SLF

Charging

Functions

IWF

UE

« Core IMS »

Mw

MwMw/Mk/Mm

Mr

Mg

Mj

Mi

Mp MnGm

Gq

ISC Cx

Dx

Dh

Sh

Ic

Rf/Ro

Rf/RoCx

Ib

Ia

Id

PS

TN

/ISD

N

SGFMRFC MGCF

MRFP

Resource and Admission Control Subsystem

Network

Attachment

Subsystem

If

Ie

Mi

Mw

TDM Switches

TDM Switches

TISPAN NGN Rel 1 : NGN na IMS

Inter-working with PSTN

Signaling

Gateway

Media Gateway

SoftSwitch

Access Gateway

Page 12: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

13

Różnice między NGN IMS a 3GPP IMS

Sieć przewodowa vs sieć bezprzewodowa mobilna: Różny charakter ograniczeń dotyczących pasma, bezpieczeństwa, opóźnień

transmisyjnych

Terminale: Różne wymagania nakładane na terminale NGN (np. obsługa IPv6, dostępność

UICC)

Informacja lokalizacyjna Różna natura informacji – brak dostępności

Zarządzanie zasobami Brak obsługi jawnej sygnalizacji związanej z rezerwacją zasobów w

terminalach i punktach brzegowych sieci dostępowej Wspólne zasoby użytkowane przez przez sygnalizację i media

Aspekty regulacyjne Różne ograniczenia

Page 13: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

14

Idea Common IMS

3GPPSieć szkieletowa

Common IMS - NGN

UTRAN LTEI-WLAN

Siećdostępowa

802.11Sieć

dostępowa

xDSLSieć

dostępowa

FTTHSieć

dostępowa

DOCSISSieć

dostępowa

Kablowa sieć

pakietowa

xDSLSieć szkieletowa

WiMaxSieć szkieletowa

Funkcje dostępu brzegowego

802.16Sieć

dostępowa

Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych

Page 14: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

3GPP: Ewolucja UMTS

Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

15

Page 15: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Od WCDMA przez HSPA do LTE

EIMS -2015

WCDMAUMTS

HSDPA HSUPA

HSPA+ LTE

Max. Downlinkspeed

384 kbit/s 14 Mbit/s 28 Mbit/s 100 Mbit/s

Max. Uplink speed 128 kbit/s 5,7 Mbit/s 11 Mbit/s 50 Mbit/s

Latency RTT ~150 ms ~100 ms ~50 ms ~10 ms

Access technology CDMA CDMA CDMA OFDMA / SC-FDMA

UMTS release Rel.99/4 Rel. 5/6 Rel.7 Rel.8

Initial roll out 2003/4 2005/6 HSDPA2007/8 HSUPA

2008/9 2009/10

Page 16: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Dostęp wg 3GPP

Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

17

GPRS

Access

HSPA

Access

LTE

Access

CDMA

2000

Access

WiMax

Access

NGN

(TISPAN)

Access

WiFi

Access

Cable

AccessGPRS

Packet

Core

Evolved Packet Core (EPC)

Common IMS

xDSL

AccessFiber

Access

Integracja na różnych poziomach

Page 17: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Ewolucja do płaskiej sieci LTE

EIMS -2015

Page 18: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

EPC (Evolved Packet Core) – nowa sieć szkieletowa dla LTE

EIMS -2015

Source: Alcatel-Lucent

Page 19: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Sieć w pełni IP dla LTE

EIMS -2015

Source: Alcatel-Lucent

Page 20: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Architektura EPC – UMTS Release 8

EIMS -2015

SGi

PCRF

Gx

HSS

S2b

SWn

Ope rator's IP Services

(e.g. IMS, PSS etc.)

SWm

SWx

Untrusted Non - 3GPP IP

Access SWa

HPLMN

Non - 3GPP Networks

S6b

Rx

PDN Gateway

ePDG 3GPP AAA Server

Gxb

S2a

Gxa

Trusted Non - 3GPP IP

Access STa

Gxc

S5

S6a

3GPP Access

Serving Gateway

UE

SWu

Page 21: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Architektura EPC

EIMS -2015

Page 22: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Ewolucja UMTS – IMS w EPS

Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

23

IMS Internet

Dostęp 3GPP

Dostęp nie-3GPP

EPC

Zaufany Zaufany / niezaufany

Wielodostępowa sieć szkieletowa oparta na IP, wspólna dla sieci dost. zaufanych 3GPP:

LTE-E-UTRAN, UMTS-UTRAN, GPRS-GERAN

zaufanych nie-3GPP: WIMAX, CDMA2000/HRPD

niezaufanych: WLAN

Funkcje EPC Zapewnienie połączenia z domenami

usługowymi IP IMS

Internet i inne (np. P2P)

NAS i bezpieczeństwo (AAA)

Mobilność i zarządzanie połączeniami

Sterowanie politykami QoS i taryfikacją (PCC)

Page 23: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Podejścia do FMC

Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

24

User IdsUser profile

securityroaming

Inter-WorkingCS/PSTN

QoSpolicy

control

BasicCall

Control

Service logicAPIs

SIP/SDPDiameter

charging

Multi Access Edge

Transport

Mobili

ty

Core Functions:

- IP session ctrl

- Mobility support

- Deep Packet Inspection

- Security

- Charging

- Policy and Resource

control

Access

inter-

working

functions

RGW

Wireline

access

Wireless

access

IMS/Common IMSWspólne usługi

Różne sieci rdzeniowe

Wiele typów sieci dostępowych

w EPCWspólne usługi

Wspólna sieć rdzeniowa

UMA (GAN Generic Access

Network w 3GPP)wąskopasmowy

Page 24: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Konwergencja

Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

25

Konwergencja

Common IMS

Konwergencja

EPC

EPC

Transport

Mobili

ty

Core Functions:

- IP session ctrl

- Mobility support

- Deep Packet Inspection

- Security

- Charging

- Policy and Resource

control

Access

inter-

working

functions

RGW

Dostęp

przewodowy

Dostęp

bezprzewodowy

Standard Services & IMS

Fixed Core Network

Transport

Mobili

ty

Core Functions:

- IP session ctrl

- Deep Packet Inspection

- Security

- Charging

- Policy and Resource

control

RGW

Dostęp

przewodowy

Wireless

access

Mobile Core Network

Core Functions:

- IP session ctrl

- Mobility support

- Deep Packet Inspection

- Security

- Charging

- Policy and Resource

control

Dostęp

bezprzewodowy

Standard Services & IMS

Page 25: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Wirtualizacja IMS

SDN (Software Defined Network)

i

NFV (Network Functions Virtualization)

Page 26: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Konwergencja infrastruktury ICT

Przetwarzanie

Pamięć

Sieć

Przetwarzanie

Zarządzanie

Sieci

Pamięć

27

Page 27: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Idea i składniki SDN

28

Sterownik SDN/ Sieciowy System Operacyjny

App App App App

OpenFlow

Packet-Forwarding Hardware

OpenFlow compliant OS

Packet-Forwarding Hardware

OpenFlow compliant OS

Packet-Forwarding Hardware

OpenFlow compliant OS

Well-definedOpen API

1. Separacja płaszczyzn sterowania i danych

2. Sterowanie związane z przepływem

3. Centralizacja sterowania

4. Programowalność płaszczyzny sterowania

5.Znormalizowane API między płaszczyznami

Page 28: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Ewolucja IT

• Architektura warstwowa

• Otwarte interfejsy

• Architektura

wertykalna

• Rozwiązania

zamknięte i

specyficzne dla

dostawców

Page 29: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

NFV – wirtualizacja funkcji sieciowych

30Podejście klasyczne

BRAS

Firewall

DPI

CDN

Tester/QoEmonitor

WANAcceleration

MessageRouter

Radio NetworkController

CarrierGrade NAT

Session BorderController

PE Router

SGSN/GGSN

Niezależni dostawcyoprogramowania

Skoordynowana automatyczna i zdalna instalacja

Generyczne wysokowydajne przełączniki Ethernet

Generyczne wysokowydajne serwery

Generyczna pamięć o dużej pojemności

hiperwizory

Podejście NFV - ETSI

Page 30: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Co to jest NFV?

Network Functions Virtualization (NFV): koncepcja architektury sieciowej wykorzystująca wirtualizację

technik informatycznych służącą wirtualizacji całych kategorii funkcji węzłów sieci jako komponentów, które mogą być łączone lub wiązane ze sobą w celu tworzenia usług

Nowy paradygmat zakładający, że funkcje sieciowe: Są realizowane przez oprogramowanie

Mogą działać na współdzielonych serwerach

Mogą być przenoszone na życzenie

Nie wymagają specjalnych rozwiązań sprzętowych

ETSI Industry Specification Group odpowiedzialna za normalizację

SDN – źródło idei NFV

NFV i SDN komplementarne

31

Page 31: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Wirtualizacja funkcji sieciowych

• Implementacja funkcji sieciowych przez oprogramowanie – tych które dziś są realizowane przez niestandardowy sprzęt

– Stymulacja rozwoju wysokowydajnych serwerów i wirtualizacji IT

• Wielowersyjność i uniwersalność funkcji sieciowych, co pozwala wykorzystywać pojedynczą platformę fizyczną dla wielu różnych aplikacji i użytkowników

• Nowe podejście do zapewnienia: niezawodności, gwarancji jakości usług, testowania, diagnostyki i monitorowanie bezpieczeństwa

• Otwarcie rynku dla firm oferujących oprogramowanie• Stymulacji innowacji o obszarze nowych usług i funkcji sieciowych

właściwych dla oprogramowania• Stosowalna do dowolnych funkcji przetwarzania pakietów na

płaszczyznach danych i sterowania, w sieciach mobilnych i stacjonarnych• Zapewnienie skalowalności NFV wymaga automatyzacji funkcji zarządzania

i konfiguracji• Zmiana w podejściu do projektowania i eksploatacji sieci

32

Page 32: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Sposób na uelastycznienie i uproszczenie struktury sieci

przez uniezależnienie od ograniczeń sprzętowych

v

Funkcje sieciowe realizowane przez oprogramowanie

na znormalizowanym sprzęcie

Wiele ról realizowanych na tym samym sprzęcie

Orkiestracja, automatyzacja i

zdalna instalacja

DPIBRAS

GGSN/

SGSN

Firewall

CG-NAT

PE Router

Wirtualne

urządzenia

Znormalizowane

serwery o wysokiej

wydajności

Model z wirtualizacją funkcji sieciowych: Urządzenia wirtualnev

Funkcje sieciowe realizowane przez specyficzny

sprzęt i oprogramowanie

Jeden fizyczny węzeł przypisany do roli

DPI

BRASGGSN/SGSN

Session Border

ControllerFirewall CG-NAT

PE Router

Tradycyjny model sieci: Urządzenia fizyczne

Koncepcja NFV

Źródło: D. Lopez Telefonica I+D, NFV

33

Page 33: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Innowacje NFV

34

1. Programowa implementacja funkcji sieciowych

2. Moduły funkcji sieciowych

3. Implementacja za pomocą maszyn wirtualnych

4. Znormalizowane API między modułami

Page 34: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

ETSI – Architektura NFV (2012)

Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

35

Page 35: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Komponenty NFV

Network Function (NF) Składnik funkcjonalny o precyzyjnie zdefiniowanych interfejsach i

działaniu

Virtualized Network Function (VNF) Programowa implementacja NF, która może zostać udostępniona w

zwirtualizowanej infrastrukturze

VNF Set Połączenie między VNF, np. brama abonencka

VNF Forwarding Graph Powiązanie usług w sytuacji gdy kolejność połączeń sieciowych jest

istotna, np. firewall, sterowanie równoważeniem obciążeń, NAT

NFV Infrastructure (NFVI) Sprzęt i oprogramowanie niezbędny do udostępnienia, zarządzania i

realizacji VNF uwzględniający przetwarzanie, komunikację sieciową i pamięć

36

Page 36: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Wirtualizowane funkcje w sieciach mobilnych

Centrale – MSC , Open vSwitch Routery Home Location Register (HLR) Serving GPRS Support Node (SGSN), Gateway GPRS Support Node (GGSN), Combined GPRS Support Node (CGSN), Radio Network Controller (RNC), Serving Gateway (SGW), Packet Data Network Gateway (PGW), Residential Gateway (RGW), Broadband Remote Access Server (BRAS), Carrier Grade Network Address Translator (CGNAT), Deep Packet Inspection (DPI), Provider Edge (PE) Router, Mobility Management Entity (MME), Element Management System (EMS)

Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

37

Page 37: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

ETSI NFV ISG PoC Forum (Proof of Concept)

Virtual Broadband Remote Access Server (BRAS) – British Telecom

Virtual IP Multimedia System (IMS) - Deutsche Telekom

Virtual Evolved Packet Core (vEPC) - Orange Silicon Valley

Carrier-Grade Network Address Translator (CGNAT) DeepPacket Inspection (DPI), Home Gateway - Telefonica

Perimeta Session Border Controller (SBC) - Metaswitch

Deep packet inspection - Procera

Cloud Computing z wykorzystaniem np. OpenStack

Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

38

Page 38: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Sieci programowane – software networks

Generyczne funkcje sieciowe zaimplementowane jako moduły oprogramowania wykonywane przez maszyny wirtualne: np. vEPC, vVPN, vNAT, vIMS, …

Funkcjonalność oprogramowania pośredniczącego: interpretacja wymagań usług i ich odwzorowanie na parametry wykonawcze służące do dynamicznej konfiguracji wykonywanych programów binarnych

Zarządzanie i koordynacja zasobów pomiędzy wieloma usługami: procesory, pamięć, sieć

Zapewnienie SLA

Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

39

Page 39: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Realizacja IMS z wykorzystaniem NFV

Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

40

Page 40: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Motywacja użycia koncepcji NFV do IMS

Cloud Computing jako czynnik sprawczy dla NFV Zasada „pay-per-use” dla usług w chmurze

Elastyczność i skalowalność przydziału zasobów na żądanie zgodnie z potrzebami

IMS – znaczna zmienność poziomu ruchu i potrzeba zapewnienia nadmiaru mocy przetwarzania dla szczytów ruchu

Elastyczność funkcji zarządzania siecią i usługami

Optymalizacja wykorzystania zasobów

Opłaty za wykorzystywaną infrastrukturę sieciową proporcjonalne do wykorzystania

Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

41

Page 41: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

vIMS z wykorzystaniem NFV

Niezbędne różne mechanizmy równoważenia obciążeń (LB) DNS między:

UE i P-CSCF P-CSCF i I-CSCF

SLF między: I-CSCF i HSS S-CSCF i HSS

Zestaw funkcji usługowych między: I-CSCF i S-CSCF

Konieczność aktualizacji modułów równoważenia obciążeń – LB (LoadBalancers) przez Orkiestrator przy każdym wytworzeniu/usunięciu komponentu sieciowego Niezbędne API do dynamicznej

zmiany topologii

Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

42

Page 42: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Realizacja IMS w modelu NFV – Wariant 1

IMSLocator: przypisuje abonenta do konkretnej instancji IMS VM podczas rejestracji i

lokalizuje IMS VM w fazie odkrywania Eksponuje interfejsy Gm i Mw

Pula IMS VM: Zarządzana przez Orkiestrator, który decyduje o utworzeniu kolejnych

wystąpień IMS VM

SharedDB: Wspólna baza danych współdzielona przez różne wystąpienia IMS VM Przechowuje informacje o abonentach

Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

43

Page 43: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Realizacja IMS w modelu NFV – Wariant 2

NFWorker P/I/S-CSCF, HSS

NFBalancer – LB

Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

44

Page 44: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Model architektury IMSaaS

EIMS -2016

Page 45: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Implementacja IMS w chmurze:Projekt Clearwater

Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

46http://www.projectclearwater.org/

Page 46: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Platforma usługowa w sieci macierzystej

AUIMS -2015

UE

P-CSCF

Serving CSCF

Home Network

Home/ VisitedNetwork

Service Platform

Gm

Mw

Page 47: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Zewnętrzna platforma usługowa

AUIMS -2015

UE

P-CSCF

Serving CSCF

Home Network

Home/VisitedNetwork

ExternalService

Platform

Gm

Mw

Page 48: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Aplikacje IMS wykorzystujące usługi komunikacyjne IMS

AUIMS -2015

PoC

IMS Stack

Multimedia Telephony

Messaging XXXX

Communication ServiceIdentifier

Applicationreference

Application2

Default application for

Messaging

Default application for

PoC

Default application for Multi media tel

Application1

Default application for

XXXX

Page 49: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Podsumowanie

Page 50: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Kurczenie się obszaru kontroli operatorówAPI dla IMS i EPC – ostatni „szaniec”

Sieci w pełni IP jako droga do aplikacji OTT

Brama usługowa - otwarte API: RCS , IMS, EPC

51Źródło: T.Magedanz, Fraunhofer-FOKUSWydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Page 51: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

52

Zagrożenia dla operatorów ze strony Internetu

Mnogość dostępnych usług i aplikacji i otwartość na nowe VoIP, wymiana wiadomości natychmiastowych, obecność,

komunikacja głosowa i wideokomunikacja

– np. Skype i inne komunikatory

Usługi P2P

wykorzystanie protokołu SIP i innych protokołów

Operator zredukowany do roli dostawcy infrastruktury transportowej dla strumieni bitowych również w przypadku sieci 3G – UMTS

Problem ROI dla sieci dostępu radiowego

Page 52: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

53

IMS – opinie

IMS – obrona operatorów przed otwartym Internetem

Próba spieniężenia Internetu i sieci IP „IMS = IP/Internet Monetizing System” !

IMS pozwala operatorowi zachować kontrolę nad usługami

Możliwość różnicowania QoS

Taryfikacja uwzględniająca typ usługi, QoS, sposób korzystania, treść … itp.

Page 53: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

54

Czego nas nauczył Internet

Internet umożliwia realizację usług multimedialnych i triple play już dziś!

Jakość wynikająca z techniki best effort spełnia wymagania80-90% wszystkich usług

Otwartość sprzyjająca innowacjom

Funkcjonalność, taniość (bezpłatny dostęp) i łatwość posługiwania się kreuje masowe aplikacje („killer applications”)

Page 54: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

55

Wnioski

Telekomunikacja na rozdrożu

Internet i związane z nim techniki IP radykalnie zmieniają podejście do realizacji usług

IMS jako znormalizowana, uniwersalna architektura usługowa dla mobilnych i stacjonarnych sieci Środek realizacji konwergencji

Page 55: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW
Page 56: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Dodatek – wyjaśnienie skrótów

Page 57: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

58

Lista skrótów 1/7

3GPP 3rd Generation Partnership Project

AAA Authentication, Authorization and Accounting

ABG-FE Access Border Gateway Functional Entity

ACTS Advanced Communication Technologies and Services

ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line

AGCF Access Gateway Control Function

AMG Access Media Gateway

AMG-FE Access Media Gateway Functional Entity

API Application Programming Interface

APL-GW-FE Application Gateway

AS Application Server

AS-FE Application Server Functional Entity

ATM Asynchronous Transfer Mode

BGCF Breakout Gateway Control Function

BS Base Station

BSC Base Station Cotroller

CAMEL Customized Applications for Mobile Network Enhanced Logic

Page 58: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

59

Lista skrótów 2/7 CAP CAMEL Application Part CCF Call Control Function CDMA Code Division Multiple Access CS Capability Set CS Call Server CSCF Call Session Control Function CS-PES Call Server based PSTN/ISDN Emulation Service component DNS Domain Name Server DRM Digital Right Management DSL Digital Subscriber Line DSLAM Digital Subscriber Line Access Multiplexer DTV Digital TV DVB Digital Video Broadcasting DWDM Dense Wave-Division Multiplexing EDGE Enhanced Data Rates for GSM Evolution ETSI European Telecommunications Standards Institute FDM Frequency Division Multiplexing FE Functional Entity FITL Fibre in the Loop

Page 59: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

60

Lista skrótów 3/7 FSN Full Service Network FTTB Fibre to the Building FTTC Fibre to the Curb FTTCab Fibre to the Cabinet FTTH Fibre to the Home FTTN Fibre to the Distribution Node GII Global Information Infrastructure GPRS General Packet Radio System GSM Global System For Mobile Communication HLR Home Location Register HSS Home Subscriber Server HTML HyperText Markup Language HTTP HyperText Transfer Protocol IBC-FE Interconnection Border Gateway Control Functional Entity IBG-FE Interconnection Border Gateway Functional Entity I-CSCF Interrogating CSCF IETF Internet Engineering Task Force IFN IMS for Next Generation Networks IMS IP Multimedia Subsystem IMS-PES IMS based PSTN/ISDN Emulation

Page 60: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

61

Lista skrótów 4/7 IM-SSF IP Multimedia Subsystem Switching Function IN Intelligent Network INAP IN Application Part IP Internet Protocol IPTV IP Television ISC IMS Service Control ISDN Integrated Services Digital Network ISUP ISDN User Part ITU-T International Telecommunications Union-Telecommunications

Sector LAN Local Area Network LEX Local Exchange LMDS Local Multipoint Distribution Service MAP Mobile Application Part MDA Mobile Digital Assistant MEGACO MEdia GAteway COntrol protocol MG Media Gateway MGC Media Gateway Controller MGCF Media Gateway Control Function MRCF Media Resource Control Function MRFC Multimedia Resource Function Controller

Page 61: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

62

Lista skrótów 5/7 MRP-FEMedia Resource Process Functional Entity MTP Message Transfer Part NACF Network Access Control Functions NGN Next Generation Network NNI Network Network Interface NSIW-FE Network Signalling Interworking Functional Entity NT Network Termination OAM Operation, Administration And Maintenance OMA Open Mobile Alliance ONP Open Network Provisioning OSA Open Service Architecture PC Personal Computer P-CSCF Proxy CSCF PDA Personal Digital Assistant PDF Policy Decision Function PDH Plesiochronous Digital Hierarchy PES PSTN/ISDN Emulation Service component PLMN Public Land Mobile Network PNO Public Network Operator PON Passive Optical Network POTS Plain Old Telephone Service PSTN Public Switched Telephone Network

Page 62: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

63

Lista skrótów 6/7 QOS Quality of Service RACF Resource and Admission Control Functions RF Routing Function RSU Remote Subscriber Unit RTP Real-time Transport Protocol SAA-FE Service Authentication and Authorization Functional Entity SCIM Service Capability Interaction Manager SCP Service control point S-CSCF Serving CSCF S-CSC-FE Serving Call Session Control Functional Entity SCTP Stream Control Transmission Protocol SDH Synchronous Digital Hierarchy SDSL Symmetric Digital Subscriber Line SG Signalling Gateway SG-FE Signalling Gateway Functional Entity SIF Signalling Interworking Function SIP Session Initiation Protocol SL-FE Subscription Locator Functional Entity SME Small and Medium Enterprise SPF Service Provide Function SS7 ignalling System No.7

Page 63: Architektura usługowa IMS - Instytut Telekomunikacjimareks/auims/AUIMS-W10.pdf · 2017-05-30 · ETSI –Architektura NFV (2012) Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

Wydział Elektroniki i Technik Informacyjnych, PW

64

Lista skrótów 7/7 SSF Service Switching Function SSP Service Switching Point STB Set Top Box STP Signalling Transfer Points SUP-FE Service User Profile Functional Entity TMG Trunking Media Gateway TMG-FE Trunking Media Gateway Functional Entity UMTS Universal Mobile Telecommunications System USO Universal Service Obligation VDSL Very High Speed Digital Subscriber Line VGW Voice over IP Gateway VoD Video on Demand VXML Voice eXtensible Markup Language WDM Wavelength Division Multiplexing