tjenester og arkitektur i gsm og i framtidas multimediatelefoni (umts rel. 5)

Lill Kristiansen SIE5010 Gjesteforelesning 1

Tjenester og arkitektur i GSM

og i framtidas multimediatelefoni (UMTS rel. 5)

Dr. Scient. Lill Kristiansen


• IP / dataverdenen (ICQ, kalender o.a.)

• Repetisjon fra GSM-tjenester– roaming, viderekopling og voicemail– Rollene til visited network og home network.

• Eks. på nye tjenester i UMTS rel.5. – tilgjengelighetstjenester– Rollene til home network, access network og

eksterne tjenestetilbydere

Innhold


Om / (ikke-) om

• Ikke om radio-interfacet

• Ikke om multipleksing og link-laget

• Lite om media-strømmene (fete linjer )

• Mye om signallering (stipla linjer - - - - )– call set-up inkl. roaming– tilleggstjenester– andre tjenester og relaterte applikasjoner


Bakgrunn

• Fagområdet:– Distribuerte sanntidsplattformer og

nomadisk kommunikasjon

• Tittel: Tjenester og arkitektur i GSM og i framtidas multimediatelefoni (UMTS rel. 5)

• SM /MS står for ’mobile’ + ’system’

• UMTS rel.5 er IP-basert, støtter multimedia


‘Types’ of multimedia services• Interactive conversational services

– realtime 2 (or n-) way human speech, very low latency

– multimedia call/conferences (even more QoS/BW req.)

– voice telephony is one example here

• Interactive games– may allow more latency in some cases

• Streaming videoclips, – allowing some delay

• Downloading music, films, files, logoes, ringtones

• chat, SMS, email

QoS

100+ y.old on CS Circuit Switched network

Time to marketon PS (Packet Switched) network


What is MMoIP / multimedia tel.

• It is Voice over IP and more! Multimedia!– It is NOT scheduled video broadcasting, email,

• It is ‘instant personal communication’, – audio+ video call between 2 parties– audio + data (shared applic.)– hybrid services

• ‘call + browsing’ or ‘browsing + call’

– etc etc


Nomadisk, mobil og trådløs

• Trådløs og mobil er ikke det samme!– Dagbladet / WLAN-oppslag:

• trådløse brukerene, lettere bevegelige til fots innendørs (bak låste dører)

• Mobile nett som GSM og UMTS støtter:– global roaming, rask handover + ’telefoni’

• Nomadisk? Pakk ned, flytt, pakk opp?– PC+LAN?? - PC+GSM-data?, - PDA/telefon med GPRS ’always on’?


Referansemodell trådløs, mobil, nomadisk

(f.eks. trådløs telefon hjemme)WLAN i firma vilpasse inn her, brukeren = firma

Kan være egen PC/fast-telefonFast relasjon her

Kan ogsåvære dynamiskrelasjon herF.eks. terminalstue/internettkafeNOMADE

OBS: jeg bærereget SIM-kort og egen telefonFast relasjon her

trådløst netttrådløst nett

fast nettfast nett


Eksempler fra IP / web / telefoni

• ’buddy’-tjeneste (ICQ o.l.) – ’active address book’ + click2dial (fra AT&T):

OK, urgent only, leave mail, away (dnd) )

• ComPage: en web-side + IP-telefoni fra PC– viser min tilgjengelighet, email, tel.nr osv.– kan styres fra PC og WAP– inkluderer ’click-to-call’ fra web-sida til IP-tel

+ @ -!


ComPage, (Abid Ali Teepo, UiO)

2) Click-to-call

Web-brow-ser

3)

CallsetupH.323 / SIP

1)

E.g.Net-meeting

IP-based tel. netw.

Web-server withe.g. preferences / presence

PSTN-GW

webIP-netw

PSTN netw.

Telcoproperties

Service layerweb-basedlittle telco properties


Vurdering av ComPage

+ Enkelt å lage!+ En bruker kan ha

+ flere terminaler og rute mellom dem * manuelt eller via profiler

+ Oppdatering fra PC og mobil (via WAP)

+ Hvis alle bruker det før de ringer:+ mindre forstyrrelser

+ mindre ’bom-ringer’


Først om fast-telefoni

• Call og connection er ikke adskilt– de følger samme vei i nettet

• Etablerer en media strøm (’voice-stream’)A_X_

LE _X_B2

BLE _X_

LE _X_ ---- signalling

media (voice)_X_ switch/es

(exchange/s)LE Local ExchangeUNI User-Netw. InterfaceNNI Netw.-Netw. I/fUNI

NNI


CFNR: Call Forward No Reply• Call og connection skilles bare på UNI

– calling leg: fra A til B (dvs. til B sin LE)

– forwarding leg: Fra B til B2– betaling for 2 samtaler

A_X_LE _X_

B2

BLE _X_

LE _X_---- signalling (e.g. setup)

media (voice)_X_ switch(es)

(exchange/s)LE Local ExchangeUNI User-Netw. InterfaceNNN Netw.-Netw. I/f

UNI

CFNR aktivert allerede*21*..#


GSM: mobiltelefoni (for tale)

• GSM nettet består (hovedsakelig) av:– HLR, VLR, MSC– BTS, BSC (radio-nære komponenter)– terminalen (’mobilen’ / MS) og SIM-kortet

• GSM skiller ut lokasjons-data – call og connection separeres noe mot HLR– Se sekvensdiagram seinere


Eller fra fastnettet

’Norsk Nett’ ’Svensk Nett’

GW-MSCBSC MSC

HLR

VLR

PSTN-GW

BTSMS

MSBSC

BTS

Ringe til ’nordmann i Norge’ (+47 xyz mn opq) fra f.eks. utlandet fast/mobil )

VLR/MSC

HLR

Call og connectionskillesherfra-HLR


GSM (2), (fra SIE5010 foil-sett)

Systemstruktur:

En korrigering: det ligger PSTN mett mellom disse 2 mobil-nettenese neste ark


2 ’like’ mobiloperatører

• Både Norsk-Nett og Svensk-Nett har:– aksessnett (BSS: base station subsystem)– Kjernenett bestående av MSC (for alle kunder)

• VLR for roamende / tilstedeværende kunder

• HLR for egne kunder

• Nett-operatørene (var) ikke konkurrenter– Roaming-avtale når jeg er utenfor eget land– Standardiserte tjenester så som CFNR, etc


Ny konkurranse

• NetCom og Telia har nå samme eier. – Dvs. at TelenorMob. og TeliaMob. nå er

konkurrenter i Norden

• CFNR og andre tjenester er standardiserte– CFNR utføres alltid i MSC’en, etter at profil-

info er brakt fra HLR til VLR • f.eks. ved registrering / ved aktivering fra mobilen

– CFU utføres isteden for oppslag til HLR


Til ’roamende nordmann i Sverige’

Fra fastnettet

MSC

MS

A

B

’Svensk Nett’’Norsk Nett’


Betaling: 2 x utenlandstakst

• A ringer +47... dvs. et norsk nummer ==>– A betaler utenlandstakst til Norge ’calling leg’– (A veit heller ikke hvor B: Ola Normann er, og

ønsker ikke å betale for at B er f.eks. i USA)

• B ’roamer’ til Sverige– B betaler for videre-rutingen ’roaming leg’

dvs. utenlandstakst til Sverige

• OBS:Selv om A og B sitter vegg i vegg


Roaming + viderekopling CFNR

Fra fastnettet

MSC

MS

A

B

V-mail

CFNR aktivert i MSC(via VLR)

For å illustrere rekkefølgen.Strømmen er 2-veis uansett

MSC

’Svensk Nett’’Norsk Nett’


Dette gir 3 utenlandssamtaler

• calling leg som før

• roaming leg som før

• ’forwarding leg’– fra visited network til forwarding network– her: tilbake til Norge og voice-mail-boksen

• Dette kan unngås ved CFU isteden for CFNR– vil skje fra HLR direkte: se neste foil


Mobile tjenester ogtjenester for mobile brukere

• CFU, CFNR tjenestene er standardiserte– eksekveres i serving MSC av stasjonær kode– dvs. ofte i visited MSC

• For ’ikke-forstyrr-meg-hvem-som-helst’ så vi ikke dette virke slik

• tjenesten er ikke standardisert,

• må eksekveres i mobilen, eller i hjemmenettet

• Eller vi må ha mobil kode som kan eksekveres i visiting MSC -ikke designa for dette.


Idag: mange nett

• PSTN 22 37 xx xx

• GSM 97 72 xx xx

• Og [email protected]

• Og +++ TV

• Men jeg kan IKKE bruke ADSLen hjemme som aksess for GSM / UMTS

Dat

a/IP

Net

wo

rks

Dat

a/IP

Net

wo

rks

PL

MN

/ GS

MP

LM

N/ G

SM

PS

TN

/ISD

NP

ST

N/IS

DN

CA

TV

CA

TV

Separate Services

Separate users


UMTS rel.5: IP-based telco netw.

• Same Core network

• Same User on different accesses

• Same Services

• I can use WLAN, ADSL, LAN, UTRAN (GPRS) etc. as accesses in ONE system

• I can have several devices and move between them

Servers

Users

Backbone Network

AccessAccess

Communication Control

Content Content

Access


UMTS rel.5: architecture

P-SCSFP-SCSFVisited B

S-CSCFS-CSCF

Home A

P-CSCFP-CSCFVisited A

A

B

GGSNGGSNSGSNSGSN

Radio Access NetworkRadio Access Network

S-CSCFS-CSCF

Home B

I-CSCFI-CSCF

HSSHSS

I-CSCFI-CSCF

HSSHSS

LAN Access NetworkLAN Access Network

HSS: HomeSubscriberServices

CSCF: ’Call Server’Call/SessionControl Function

P-CSCF Proxy-

I-CSCF Interrogating-

S-CSCF Serving-


UMTS rel.5: basic call flow

P-SCSFP-SCSFVisited B

S-CSCFS-CSCF

Home A


AB

GGSNGGSNSGSNSGSN


GGSNGGSNSGSNSGSN


S-CSCFS-CSCF

Home B

I-CSCFI-CSCF

HSSHSS

I-CSCFI-CSCF

HSSHSS

Her er det tegnet GPRS med QoS som aksessnett.Annet enn GPRS er lista i 3GPP som’for further study’


Rollene for ’home’ og ’visited’ nettverk i UMTS rel.5

• Ikke lenger symmetri• Visited network er nå en aksess-leverandør

med en Proxy call server (P-CSCF)• S-CSCF Home network

– koord. tjenestene– inkl. nye ikke-standardiserte presence-tjenester

• P-CSCF – leverer lokalt nødnummer


Precence/context: en ny tjeneste

P-SCSFP-SCSF Visited B

S-CSCFS-CSCF

Home A

1

2

7

1517


18

AB

GGSNGGSNSGSNSGSN


GGSNGGSNSGSNSGSN


S-CSCFS-CSCF

Home B

8

I-CSCFI-CSCF

HSSHSS

9

14

6

34

I-CSCFI-CSCF

HSSHSS

5

16

B’s presence service GUI via e.g. Outlook

9B)

Personlig call-håndtering basert på kalender info + A-nr etc. (lokasjon,..)Retur f.eks. avpeker til en web-side for B tilbake til A.Forskjellig info på web-siden avhengig av A-nr.Nesten som ComPage, men bedre integrert.


Personlige data / tjenester:

• Hos ’home’, evt. lokalt, ikke i ’visited’

• Lagre personlige data i nettet– evt. cache lokalt midlertidig– ikke hard-kode personlige ting på PC’en

• Ikke anta at ting kan eksekveres i ende-pkt hvis det ikke er sant i alle tilfeller– husk trådløse terminaler kan være utenfor

dekning eller med flatt batteri


GSM vs UMTS rel.5

• Symmetri – home /visited

• Standardiserte tjenester:– CFU, CFNR, CFx, ..

– ikke f.eks. CF-2t

– lite flekibelt

– Disse er bundlet inn i signalleringen

• Ikke symmetri– visited /access P-CSCF

– serving S-CSCF

• Konkurranse på tjenester– presence

• Mere fleksibilitet– synkron / asynkron

integrert


En bruker: samme tjenester

Endpoint access H-nw. H-nw. Access Endpoint

S-CSCFS-CSCFP-SCSFP-SCSF P-SCSFP-SCSFS-CSCFS-CSCF

My service-pack!

Adjustedto the device

optionelle.g. WAP

-GW

N:M

Or executedlocally


Personlige data / tjenester:

• Hos ’home’, evt. lokalt, ikke i ’visited’

• Lagre personlige data i nettet– evt. cache lokalt midlertidig– ikke hard-kode personlige ting på PC’en

• Ikke anta at ting kan eksekveres i ende-pkt hvis det ikke er sant i alle tilfeller– husk trådløse terminaler kan være utenfor

dekning eller med flatt batteri


Mere om UMTS rel.5

• På kursdagene 7.jan. kl. 15.00– Personlige multimediatjenester for mobile

brukere -Hvordan løses dette i SIP-systemet UMTS-All-IP

• Alle studenter som er her idag skal få gratis adgangstegn dit


Tips for nomader: spar penger

• bruk CFU, ikke CFNR når du roamer i utlandet

• kjøp evt. lokalt kontant-kort for noe lengre opphold i utlandet

• Lag evt. ditt egen presence / ’mobility management system’ via web / email Se:– www.nr.no/~lill– heima.olivant.fo/~styrheim/kontakt.no.html


Roaming:Betaling: 2 x utenlandstakst

• A ringer +47... dvs. et norsk nummer ==>– A betaler utenlandstakst til Norge ’calling leg’– (A veit heller ikke hvor B: Ola Normann er, og

ønsker ikke å betale for at B er f.eks. i USA)

• B ’roamer’ til Sverige– B betaler for videre-rutingen ’roaming leg’

dvs. utenlandstakst til Sverige

• OBS:Selv om A og B sitter vegg i vegg


CFNR gir 3 utenlandssamtaler

• calling leg som før

• roaming leg som før

• ’forwarding leg’– fra visited network til forwarding network– her: tilbake til Norge og voice-mail-boksen

• Dette kan unngås ved CFU isteden for CFNR– vil skje fra HLR direkte: se neste foil


CFU (Call Forward Unconditional)ingen utgift for A når B ringer

Fra fastnettet

MS

A

B

V-mail

CFU aktivert i MSC fra HLR

MSC MSC

’Norsk Nett’ ’Svensk Nett’

tjenester og arkitektur i gsm og i framtidas multimediatelefoni (umts rel. 5)

Documents