11. Mobilfunktagung Osnabrück

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1 -basierte NGN-Architekturen und das IMS 11. Mobilfunktagung Osnabrück 17. und 18. Mai 2006 Dipl.-Ing. (FH) Frank Weber Prof. Dr.-Ing. Ulrich Trick Fachhochschule Frankfurt am Main University of Applied Sciences Forschungsgruppe für Telekommunikationsnetze Labor für Telekommunikationsnetze Kleiststraße Frankfurt a.m. Web:

2 -basierte NGN-Architekturen und das IMS 1 in NGN (Next Generation Networks) 4 in IMS (IP Multimedia Subsystem) 6 Bereitstellung von Diensten im IMS 8 NGN-IMS-Konvergenz 10 Ausblick

3 NGN-Konzept CS = Call Server = Media Gateway SGW = Signalling Gateway ZGS = Zentrales Zeichengabesystem BS = Base Station Zugangsnetz zu Internet Paketnetz mit QoS SGW kanalorientiert zu ISDN, GSM-Mobilfunknetz paketorientiert SGW SGW ZGS Nr.7 Application Server CS paketorientiert, Funk BS

4 Kennzeichen eines NGN 1. Paketorientiertes (Kern-) Netz für möglichst alle Dienste 2. Quality of Service 3. Offenheit für neue Dienste 4. Trennung der Verbindungs- und Dienstesteuerung vom Nutzdatentransport 5. Integration aller bestehenden, wichtigen Telekommunikationsnetze, vor allem der Zugangsnetze 6. Application Server 7. Multimedia-Dienste 8. hohe Bitraten 9. übergreifendes einheitliches Netzmanagement 10. Mobilität 11. integrierte Sicherheitsfunktionen 12. den Diensten angemessene Entgelterfassung 13. Skalierbarkeit 14. Unbeschränkter Nutzerzugang zu verschiedenen Netzen und Diensteanbietern 15. Berücksichtigung geltender regulatorischer Anforderungen [Tric]

5 Vorteile durch NGN-Konzept Großteil der Anforderungen an zukünftige Netze erfüllbar Bei Neubau, Erweiterung oder Modernisierung eines Telekommunikationsnetzes: Nur noch 1 Kernnetz (IP) für Daten und Sprache Netz optimal für die bandbreite-dominierenden Datendienste Weniger Netzelemente, homogenere Technik, Vereinheitlichung des Netzmanagements Kosteneinsparungen in der Beschaffung und vor allem im Betrieb Einfachere Implementierung neuer (multimedialer) Dienste

6 Netzelemente und Protokolle für NGN mit Proxy/Registrar Server CS + B2BUA B2BUA bzw. ALG bzw. SBC Intelligentes Netz ZGS Nr.7 SSP TVSt Media Server + Location Server Redirect Server Application Server IP-Netz mit QoS + 64 kbit/s 64-kbit/s-Netz = Session Initiation Protocol CS = Call Server MGC = Media Gateway Controller = Media Gateway SGW = Signalling Gateway bzw. ZGS Nr.7 SGW z.b. ISDN User Agent DSS1 bzw. ZGS Nr.7 Proxy/Registrar Server + MGC CS ZGS Nr.7 + User Agent MCU = Multipoint Control Unit = Real-time Transport Protocol = Media Gateway Control Protocol B2BUA = Back-to-Back User Agent ALG = Application Layer Gateway SBC = Session Border Controller

7 Einsatz der -Netzelemente in einem NGN Peer-to-Peer-Kommunikation (P2P) von User Agents -Kommunikation über Proxy Server - und -Kommunikation über Session Border Controller (SBC) Kommunikation mit leitungsvermittelndem Netz über Media () und Signalling Gateway (SGW) -IP-Kommunikation über Media Gateway () [Tric]

8 Peer-to-Peer-Kommunikation (P2P) von User Agents IP-Netz 2 und P2P + SBC Proxy User Agent IP-Netz 1 User Agent MGC ISUP 64 kbit/s ISUP SGW ISDN/PSTN [Tric]

9 -Kommunikation über Proxy Server über Proxy P2P IP-Netz 2 -Normalfall + SBC Proxy User Agent IP-Netz 1 User Agent MGC ISUP 64 kbit/s ISUP SGW ISDN/PSTN [Tric]

10 - und -Kommunikation über Session Border Controller (SBC) und über SBC Sicherheit Entgelterfassung nach Zeit, Volumen Abhören NGN-Kennzeichen 4 IP-Netz 2 + SBC Proxy User Agent IP-Netz 1 User Agent MGC ISUP 64 kbit/s ISUP SGW ISDN/PSTN [Tric]

11 Kommunikation mit leitungsvermittelndem Netz über Media () und Signalling Gateway (SGW) über MGC über Decomposed Gateway IP-Netz 2 + SBC Proxy User Agent IP-Netz 1 MGC ISUP 64 kbit/s ISUP SGW ISDN/PSTN [Tric]

12 -IP-Kommunikation über Media Gateway () über MGC über Decomposed Gateway Sicherheit Entgelterfassung nach Zeit, Volumen Abhören NGN-Kennzeichen 4 IP-Netz 2 + SBC Proxy User Agent IP-Netz 1 User Agent MGC ISUP 64 kbit/s ISUP SGW ISDN/PSTN [Tric]

13 UMTS Release 5-Netzarchitektur im Detail UE Zu Circuit Switched Domain, GSM + RNC Node B UTRAN SGSN zu ISDN, GSM SGW ZGS Nr.7 IP Core- Netz GPRS + IP-Netz mit QoS GGSN MRF HSS (HLR) MGCF Ext. IP- Netz P-CSCF BGCF Application Server I-CSCF S-CSCF IMS IMS = IP Multimedia Subsystem CSCF = Call Session Control Function P = Proxy I = Interrogating S = Serving BGCF = Breakout Gateway Control Function MGCF = Media Gateway Control Function MRF = Multimedia Resource Function HSS = Home Subscriber Server UTRAN = Universal Terrestrial Radio Access Network RNC = Radio Network Controller UE = User Equipment GPRS = General Packet Radio Service SGSN = Serving GPRS Support Node GGSN = Gateway GPRS Support Node HLR = Home Location Register

14 Abbildung von IMS-Netzelementen auf NGN-Netzelemente Kategorien an logischen Netzelementen Session Management und Routing + P-CSCF (Proxy-CSCF) ~ Proxy Server + I-CSCF (Interrogating-CSCF) inkl. THIG (Topology Hiding Inter-network Gateway) ~ SBC für Signalisierung + S-CSCF (Serving-Call Session Control Function) ~ Reg./Proxy Server Datenbanken + HSS (Home Subscriber Server) ~ Location Server Interworking + BGCF (Breakout Gateway Control Function) ~ Proxy Server + MGCF (Media Gateway Control Function) ~ MGC + IM- (IP Multimedia-Media Gateway) ~ + SGW (Signalling Gateway) ~ SGW Dienste + AS (Application Server) ~ Application Server + MRF (Multimedia Resource Function) ~ Media Server

15 Bereitstellung von Diensten im IMS IMS: Dienstebereitstellung im Wesentlichen durch AS (ggf. in Kombination mit MRF (Multimedia Resource Function; Media Server)) AS (Application Server) Strenggenommen oberhalb IMS angesiedelt Wird von S-CSCF angesprochen S-CSCF leitet -Requests/Responses anhand interner oder vom HSS abgefragter Filterkriterien zu bestimmtem AS weiter Accounting-Funktionen Kommuniziert mittels, HTTP (HyperText Transfer Protocol) u.a. und DIAMETER-Protokoll ISC-Schnittstelle (IMS Service Control) [Poik; OIMS]

16 Application Server Unterschiedliche Application Server-Architekturen AS OSA/Parlay AS (Open Service Architecture) + Basiert auf CORBA-Schnittstellen (Common Object Request Broker Architecture) + Mittels OSA können 3rd-Party AS sicher an IMS angebunden werden, da OSA selbst Discovery, Authentifizierung, Registrierung und Zugriffssteuerung bietet (das IMS S-CSCF bietet dies für 3rd-party AS nicht) + Protokollkonvertierung ISC () OSA-API (Application Programming Interface) mittels OSA SCS (Service Capability Server) CSE AS (CAMEL Service Environment) + Basiert auf CAMEL-IN-Funktionalitäten (Customized Application for mobile network Enhanced Logic-Intelligent Network)) + Ermöglicht die Nutzung vorhandener CAMEL-basierter IN-Dienste + Protokollkonvertierung ISC () CAP (CAMEL Application Part) mittels IM-SSF (IP Multimedia Service Switching Function) [Poik; OIMS]

17 Anbindung von Application Servern an das IMS HSS MAP DIAMETER DIAMETER MAP CAMEL AS SCIM S-CSCF IM -SSF CAP AS CSE AS AS OSA SCS DIAMETER OSA API OSA AS OSA/Parlay API = Application Programming Interface CAMEL = Customized Application for Mobile network Enhanced Logic CAP = CAMEL Application Part CSE = CAMEL Service Environment IM-SSF =IP Multimedia-Service Switching Function MAP = Mobile Application Part OSA = Open Service Architecture SCIM= Service Capability Interaction Manager SCS = Service Capability Server [23002]

18 NGN-IMS-Konvergenz gemäß ITU-T und ETSI 3rd Party Applications Herkömml. Endgeräte GW Privatnetze NGN- Endgeräte UMTS-UEs Nutzerprofile Network Attachment Control Functions (NACF) Application/Service Support Functions Dienste Transport Access-Netz- Funktionen 3GPP- ATM Edge- Funktionen Andere Multimedia- Komponenten Streaming-Dienste PSTN/ISDN- Emulation (-I) IP Multimedia Subsystem () Resource and Admission Control Functions (RACF) Core- Transportnetz = IMS = IP = Datenbankzugriff = sonst. Verbindung Andere Netze [NGNP; Sche]

19 Zusammenfassung und Ausblick NGN bietet große Vorteile (Dienstevielfalt, Flexibilität, Kosten etc.) gegenüber leitungsvermittelter Festnetztechnik IMS bietet große Vorteile bei der Einführung multimedialer Dienste IMS erfüllt NGN-Kennzeichen weitgehend Deutliche Parallelen zwischen IMS und NGN (Paketvermittlung, Protokolle, ) Trend hin zu P2P-Kommunikation in NGN-Festnetzen? IMS/Mobilfunk? Fixed/Mobile-Konvergenz: Standardisierung durch ETSI und ITU-T unter Einfluss von 3GPP Fixed/Mobile-Konvergenz nicht nur für Basisdienste, sondern auch für Mehrwertdienste Nutzung von AS gleichermaßen in Mobil- und Festnetzen

20 Quellen [23002] TS : Network architecture (Release 5). 3GPP, September 2003 [NGNP] ITU-T: NGN FG Proceedings Part II. ITU, 2005 [OIMS] [Poik] [Sche] [Tric] Poikselkä, Miikka; Mayer, Georg; Khartabil, Hisham; Niemi, Aki: The IMS IP Multimedia Concepts and Services in the Mobile Domain. John Wiley, 2005 Schelén, Olov: Bandwidth Managers in NGN/IMS. MSF Industry Event, Clearwater, Jan Trick, Ulrich; Weber, Frank:, TCP/IP und Telekommunikationsnetze. Oldenbourg, 2005

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