Architekturen & Protokolle von Next Generation Networks (NGN)

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1 ITG-Fachausschuss 5.2 Kommunikationsnetze Systeme Workshop Zukunft der Netze 1. Oktober 2004, Kaiserslautern Architekturen & Protokolle von Next Generation Networks (NGN) Karl J. Schrodi ITG-Fachgruppe Next Generation Networks Konvergenz - das Aufeinandertreffen zweier Welten Das Internet- Service-Modell Peer to Peer - ISP leistet AAA-Funktionen stellt IP-Adresse Funktionen Leistungsmerkmale meist im Endsystem realisiert keine der ( best effort -Netz) Das Telekommunikations- Service-Modell durch Service Provider Service Provider handelt für den Nutzer Funktionen Leistungsmerkmale meist in Feature Server der, Garantien für Qualität AAA and IP Address ISP Feature Server Service Provider Access Internet Access Telecom Network 2 1

2 IP wird Technologie Netze dominieren Wachsende Anzahl von Diensten Anwendungen = Geschäftsmöglichkeiten Vereinheitlichte Netzebene Verschiedene Infrastrukurplattformen: stetiger Übergang für für Datendienste flexible Plattform für für konkurrierende Dienste Unterstützung von von Anforderungen für für Applikationen & Dienste (Echtzeit, SLA,..) Dienste / Applikationen Sprache Intranets / Extranets Eth. WDM ATM E-commerce IP SDH OTH VPN Callcenter Internetaccess FR RPR TDM Infrastruktur Webcache GFP GSM IP bildet die Grlage für konvergente Dienste 3 Voice over IP!? - Der Zyklus des VoIP Hype Hype erste Software für Internet Telefonie Gedanke der Konvergenz wird allgemein akzeptiert billige Telefon- Gespräche kein Geschäft damit zu machen Bedenken wg. Kosten, Zuverlässigkeit, Unterstützung IP Bekehrung 2. IP Rückversicherung 3. IP Verbreitung Quelle: Dataquest Gipfel der übertriebenen Erwartungen Tal der Ernüch terung Bereich der Aufklärung Ebene der Produktivität Zeit 4 2

3 Next Generation Networks - verschiedene Sprachmärkte Typ Traditionelle Telefonie Internet Telefonie Next Generation Network (NGN) Dienst Qualität klar spezifiziert (Phone-to-Phone) hoch eingeschränkt (PC-to-PC, PC-to-Phone) nicht spezifiziert ( best effort ) Zielt auf den traditionellen Telefoniedienst ab (mit hoher Qualität transparent für den Nutzer), gefolgt bzw. ergänzt durch zukünftige Multimedia-Dienste Technologie Leitungsvermittelt, Endezu-Ende Internet (paketvermittelt) ( Katalysator für NGN) basiert auf Paket- Technologie (mit geeigneten Maßnahmen zur Sicherstellung der QoS) Markt Massenmarkt Nischenmarkt (aber Potential!) Markt beginnt gerade Regulierung ja (Öffnung für Wettbewerb) nein Annahme: ja (vergleichbar der traditionellen Telefonie) 5 Der klassische Ansatz: Integrierte Netzknoten die Dienste- ist Bestandteil des Vermittlungssystems jeder Netzknoten kennt steuert alle Dienste Dienste- - autonomer Netzknoten (Vermittlungssystem) Dienste- - Dienste

4 Das Intelligent Network (IN): Flexible Dienstesteuerung Mehrwert - Dienste Service Control Point (SCP) ( IN Server ) offene Standards Basis- Dienste - Service Switching Point (SSP) Basis- Dienste - Basis- Dienste - 7 Völlige Trennung zwischen & Dienstesteuerung Dienste- Soft Switch offene Standards paket-vermittelndes netz

5 NGN - wichtige Themen Qualität Das Internet wurde nicht für echtzeit-verkehr entworfen. Maß-nahmen zur Bereitstellung einer adäquaten Quality of Service (QoS), gemessen z.b. An Paketverzögerungszeit Paketverlust, müssen eingeführt werden. Zuverlässigkeit Das Internet wurde als sehr robustes netz konzipiert. Allerdings sind die derzeit eingeführten schutz- wiederherstellungs-mechanismen in Fehlerfällen für interaktive Echtzeitanwendungen deutlich zu langsam. Zeichengabe Die dienste im Internet sind üblicherweise client-server basiert. Bei Telefonie rufen sich gleichberechtigte an. Dazu sind neue Protokolle zur der Verbindungen notwendig. Netzübergänge (s) Die Mehrzahl der Telefonteilnehmer ist an die klassischen telefon-netze (, ISDN, Mobilfunknetze) angeschlossen. Diese müssen aus dem IP-netz erreichbar sein ( umgekehrt). 9 NGN-Architekturen - reines Konkurrierende Zeichengabe-Protokolle ITU-T : H.323-Suite, hier: H.225 & H.245 IETF: SIP-Suite: SIP & SDP heute bevorzugt Zeichengabe-Protokolle Nutzdaten Grkonfiguration der SIP-Architektur 10 5

6 NGN-Architekturen - Verbindung zum - H H SIP + SDP (Trunk-) 11 NGN-Architekturen - zentralisierte - H.225 (RAS) -SIP (Trunk-) Gatekeeper, SIP-Proxy (Control) ( ) Multi-point Control Unit Grkonfiguration der H.323-Architektur 12 6

7 NGN-Architekturen - Decomposition Paket- Netz H.323 Terminal Funktion H.323 Konversions- Funktion Terminal Funktion Später wurden die Funktionen des s neu geschnitten: Paket- Netz Zeichengabe Nutzdaten Decomposed Media Controller Signalling Media 13 NGN-Architekturen - Decomposed Gatekeeper, Media Controller, SIP-Proxy (Control) (Trunk-) -MGCP - MEGACOP / H.248 Media- Signalling getrennt 14 7

8 NGN-Architekturen - traditionelle Zugangsnetze Gatekeeper, Media Controller, SIP-Proxy (Control) -MGCP - MEGACOP / H.248 (Trunk-) Zugangs- Netz (Access-) 15 NGN-Architekturen - Residential Gatekeeper, Media Controller, SIP-Proxy (Control) (Trunk-) Zugangs- Netz (Access-) -MGCP -MEGACOP / H.248 (Residential-) 16 8

9 SIP - Grlagen Session Initiation Protocol (SIP) Ein Application Layer Protocol Erzeugen/modifizieren/beenden von Sessions/Calls Unterstützung von multimedia-konferenzen Unterstützung von internet-telefonie Unterstützung von multimedia-verteilung Ein Lightweight Client - Server Protocol SIP participants - User Agent Server (protocol client and server) Teil der IETF Multimedia Control Architecture Real time Protocol (RTP) Real time Streaming Protocol (RTSP) Session Announcement Protocol (SAP) Session Description Protocol (SDP) SIP Beispiel einer SIP-Session SIP-Proxy 1 5 INVITE request INVITE request 2 INVITE response OK INVITE response OK 3 4 ACK ACK 6 Austausch von Nutzdaten 18 9

10 SIP - Beispiel einer SIP-Nachricht INVITE from: content-type: application/sdp INVITE-Nachricht mit Adresse from = Rufender Content Typ, hier Session Description Protocol" Ende der eigentlichen SIP-Nachricht. Es folgt die Session Description v=0 Version des benutzen SDP-Protokolls o=orla IN IP Owner, "Nestitzer" der Session, zusammengesetzt aus Benutzername, Session-Identifier (von der Applikation generiert) Version der Nachricht, Typ des Netzes (hier: Internet), Typ der Adresse die Adresse selbst s=this is a SDP-Test. Subject Adresse, unter der der Kommunikationspartner erreicht werden kann ( ) c=in IP /32 called IP-Adresse der Session time to live b=ct:64 Bandbreite, CT steht für Conference Total, 64 für 64 kbit/s t= Time für Start Stop gemäßnetwork Time Protocol (NTP). Hier: kein Ende spezifiziert m=audio 3456 RTP/AVP 0 Media-Stream mit der Spezifikation von Typ, Port- Nummer, -Protokoll, Profil Format (z.b. Codierung) m=application udp wb ein zweiter Media Stream a=orient:portrait Optionen 19 MEGACOP - Grlagen Media Control Protocol (MEGACOP) MEGACOP stellt die Verbindung zwischen Media s Media Controllern her. IETF ITU-T einigen sich im Juni 1999 darauf, daß ihre beiden Protokolle (MECACOP H.248) identisch sind. MEGACOP läßt die Implementierung des Paketnetzes offen (IP-, ATM- oder sonstiges Paketnetz). MEGACOP verbindet Terminations über Contexts. MEGACOP kennt einige wenige Befehle (z.b. ADD um eine Termination einem Context hinzuzufügen), eine Reihe von Descriptoren (z.b. MEDIA zur Beschreibung des Medienstromes). Um die jeweilige Auswahl zu vereinfachen, wurden Packages gebildet (z.b. ISDN ) 20 10

11 MEGACOP - Beispiel-Session RTP Audio Termination Context MG 64 kbit/s Audio Termination SIP MGC MEGACOP SG #7 ADD[DS0, $] SETUP 2 IAM 1 3 ADD reply INVITE req. INVITE resp ACK 5 4 MODIFY 7 MODIFY reply 8 MODIFY 12 9 ALERT CONNECT 13 IAM = Initial Address Message ACM = Address Complete Message ANM = Answer Message ACM ANM 21 NGNs existierende Dienste Anwendungen Internet- Service-Evolution Mehr Bandbreite (z.b. für schnelles Web-Surfen,...) Service-Differenzierung ( Gold-Silber-Bronze ) Zusätzliche Anforderungen (Zuverlässigkeit, Sicherheit) Vielzahl kurzlebiger Datenströme Telekommunikations- Service Evolution Mehr Bandbreite (z.b. für Video, Virtual Presence,...) Interaktive Echtzeit- Kommunikation (Dialog) Carrier-grade -Netze, Eigenschaften Verhalten Vorhersehbare Anzahl langlebiger Datenströme Internet Konvergenz auf eine hochflexible, skalierbare, offene Hochgeschwindigkeitsnetz-Architektur mit QoS-Unterstützung. Telecom Netz 22 11

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