83
ŽILINSKÁ UNIVERZITA V ŽILINE Elektrotechnická fakulta Katedra Telekomunikácií Spojovacie procesy v IP Multimediálnom Subsystéme MICHALA BELÁKOVÁ 2007

Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Connection in IMS

Citation preview

Page 1: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

ŽILINSKÁ UNIVERZITA V ŽILINE Elektrotechnická fakulta

Katedra Telekomunikácií

Spojovacie procesy v IP Multimediálnom Subsystéme

MICHALA BELÁKOVÁ

2007

Page 2: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Spojovacie procesy v IP Multimediálnom Subsystéme

DIPLOMOVÁ PRÁCA

MICHALA BELÁKOVÁ

ŽILINSKÁ UNIVERZITA V ŽILINE

Elektrotechnická fakulta

Katedra Telekomunikácií

Študijný odbor: TELEKOMUNIKÁCIE

Vedúci diplomovej práce: doc. Ing. Martin Vaculík, PhD

Stupeň kvalifikácie : inžinier (Ing.) Dátum odovzdania diplomovej práce: 18.5.2007

Žilina 2007

Page 3: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

Abstrakt

BELÁKOVÁ, Michala : Spojovacie procesy v IP Multimediálnom Subsystéme

[Diplomová práca]. Žilinská univerzita v Žiline. Elektrotechnická fakulta ; katedra

Telekomunikácií. Školiteľ : doc. Ing. Martin Vaculík, Phd. Stupeň odbornej kvalifikácie :

inžinier (Ing.). Žilina : EF ŽU, 2007. 58 s.

Náplňou tejto diplomovej práce je oboznámenie sa s novou definovanou

platformou IMS (IP Multimedia Subsystem). Diplomová práca je zameraná na analýzu

architektúry a funkčných blokov systému IMS. Zaoberá sa rozhraniami a vlastnosťami

používaných protokolov. Ďalšie kapitoly sú venované analýze riadenia výstavby spojenia

v IMS, riadením doplnkových služieb a porovnaniu mechanizmov riadenia výstavby

spojenia v IMS v porovnaní s klasickou sieťou a výhodami systému IMS.

Page 4: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, Katedra telekomunikácií

________________________________________________________________________

ANOTAČNÝ ZÁZNAM - DIPLOMOVÁ PRÁCA Priezvisko, meno: Beláková Michala školský rok: 2006/2007

Názov práce: Spojovacie procesy v IP Multimediálnom Subsystéme

Počet strán: 81 Počet obrázkov: 35 Počet tabuliek: 2 Počet grafov: 0 Počet príloh: 7 Použitá lit.: 8

Anotácia (slov. resp. český jazyk): Táto diplomová práca popisuje novú infraštruktúru IMS (IP Multimediálny Subsystém) ako ďalšieho kroku k modernizácii už existujúcich sietí. Práca obsahuje popis a analýzu architektúry, funkčných blokov systému IMS. Ďalej popis rozhraní a vlastnosti používaných protokolov, analýzu riadenia výstavby spojenia v IMS. Záver práce je venovaný doplnkovým službám a porovnaniu riadenia výstavby spojenia v IMS s klasickými sieťami a výhody systému IMS.

Anotácia v cudzom jazyku (anglický resp. nemecký): This diploma work describe new infrastructure IMS (IP Multimedia Subsystem) such another step to modernizing already existing networks. Work contains description and analysis of architecture and functional bills from IMS system. The next is description interfaces and characteristics using protocols, analysis control build – up session in IMS. Conclusion of the work is devoted to additional services and comparison control build – up session in IMS with classic networks and benefits of IMS.

Kľúčové slová: IMS, SIP, 3GPP, služba

Vedúci práce: doc. Ing. Martin Vaculík, PhD

Recenzent práce : Dátum odovzdania práce: 18.5 2007

Page 5: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

Obsah

Zoznam obrázkov a tabuliek Zoznam skratiek a symbolov

1. Úvod ........................................................................................................................1

2. Cieľ riešení..............................................................................................................3

3. Analýza architektúry systému IMS, funkčné bloky a ich vlastnosti a možnosti

realizácie .................................................................................................................4

3.1 Analýza architektúry systému IMS ..........................................................4

3.2 Celkový pohľad na IMS architektúru .......................................................6

3.3 Jednotlivé funkčné bloky .........................................................................7

3.4 CSCF – Call Session Control Function ....................................................8

4. Rozhrania systému IMS k okoliu a vlastnosti používaných protokolov...............10

4.1 Popis rozhraní IMS................................................................................. 10

4.1.1 Umiestnenie rozhraní v SIP súvisiacich komponentoch v 3GPP........ 12

4.2 Vlastnosti používaných protokolov......................................................... 13

4.2.1 SIP (Session Initiation Protocol) ....................................................... 13

4.2.2 DIAMETER ..................................................................................... 14

4.2.3 MAP (Mobile Application Part)........................................................ 15

4.2.4 H.248................................................................................................ 16

4.2.5 HTTP (Hypertext Transfer Protocol)................................................. 16

4.2.6 COPS (Common Open Policy Service) ............................................. 17

5. Analýza riadenia výstavby spojenia v IMS .......................................................... 18

5.1 Protokoly používané štandardom IETF................................................... 19

5.1.1 RSVP (Resource Reservation Protocol) ............................................ 19

5.1.2 RTP/RTCP (Real – Time Transport Protocol/RTP Control Protocol) 20

5.1.3 RSTP (Real – Time Streaming Protocol)........................................... 20

5.1.4 SAP (Service Advertising Protocol) .................................................. 20

5.1.5 SIP (Session Initiation Protocol) ....................................................... 20

5.1.6 HTTP (Hypertext Transfer Protocol)................................................. 20

5.1.7 SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) ............................................ 21

5.1.8 SDP (Session Description Protocol) .................................................. 21

Page 6: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

5.1.9 UDP (User Datagram Protocol)......................................................... 22

5.1.10 TCP/TLS/SCTP (Transmission Control Protocol/Transport Layer

Security/Stream Control Transmission Protocol)............................... 22

5.1.11 IP (Internet Protocol) ........................................................................ 22

5.2 Riadenie výstavby spojenia v IMS.......................................................... 23

5.2.1 Popis syntaxu správy SIP – požiadavka............................................. 25

5.2.2 Popis syntaxu správy SIP – odpoveď ................................................ 26

5.2.3 Priamy hovor UA – UA .................................................................... 28

5.2.4 Presmerovaný hovor ......................................................................... 30

5.2.5 Registrácia užívateľa......................................................................... 32

5.2.6 Umiestnenie užívateľa ...................................................................... 33

5.2.7 Hovor uskutočnený pomocou proxy.................................................. 33

5.2.8 3G Roaming registrácia .................................................................... 36

5.2.9 3G Roaming – jednoduchý hovor...................................................... 39

6. Riadenie doplnkových služieb............................................................................... 45

6.1 Aktivácia ................................................................................................ 46

6.2 Služby .................................................................................................... 47

6.2.1 Skupinový zoznam riadenia .............................................................. 48

6.2.2 Doručenie služby .............................................................................. 48

6.2.3 Služba súčinnosti .............................................................................. 48

6.2.4 Push to Talk over Cellular (PoC) ...................................................... 49

6.2.5 Spoločné využívanie videa v reálnom čase........................................ 49

6.2.6 Spoločne využívané súbory............................................................... 50

6.2.7 Služby okamžitého posielania správ.................................................. 50

6.2.8 Hlasové správy ................................................................................. 50

6.2.9 Hlasové telefonovanie a video telefonovanie..................................... 51

6.2.10 Videokonferencia.............................................................................. 51

7. Porovnanie mechanizmov riadenia výstavby spojenia v IMS v porovnaní

s klasickou sieťou .................................................................................................. 52

7.1 Zavádzanie systému IMS........................................................................ 56

7.2 Výhody IMS pre koncového užívateľa.................................................... 56

7.3 Operátorské výhody................................................................................ 57

Page 7: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

Obsah obrázkov a tabuliek

Obrázok 3.3.1 Architektúra systému IMS.......................................................................4

Obrázok 3.3.2.2 Celkový pohľad na IMS architektúru....................................................6

Obrázok 4.4.2 Umiestnenie rozhraní v SIP komponentoch........................................... 12

Obrázok 4.4.3 SIP architektúra..................................................................................... 13

Obrázok 4.4.4 SIP servery............................................................................................ 14

Obrázok 4.4.5 HTTP model klient/server ..................................................................... 17

Obrázok 5.5.2.1 IETF konferenčná architektúra ........................................................... 19

Obrázok 5.5.2.2 Syntax SIP správy – požiadavka......................................................... 26

Obrázok 5.5.2.3 Syntax SIP správy – odpoveď ............................................................ 27

Obrázok 5.5.2.4 Príklad adresovania SIP URI.............................................................. 28

Obrázok 5.5.2.5 Aplikačný scenár 1 – priamy hovor .................................................... 28

Obrázok 5.5.2.6 Priamy hovor ..................................................................................... 29

Obrázok 5.5.2.7 Aplikačný scenár 2– presmerovaný hovor.............................................30

Obrázok 5.5.2.8 Presmerovaný hovor........................................................................... 31

Obrázok 5.5.2.9 Registrácia užívateľa.......................................................................... 32

Obrázok 5.5.2.10 Lokalizácia užívateľa ....................................................................... 33

Obrázok 5.5.2.11 Aplikačný scenár 3 – proxy server.................................................... 33

Obrázok 5.5.2.12 Hovor pomocou proxy...................................................................... 34

Obrázok 5.5.2.13 3G Roaming scenár – registrácia ...................................................... 36

Obrázok 5.5.2.14 3G registrácia mobilného uzla .......................................................... 39

Obrázok 5.5.2.15 3G Roaming scenár – jednoduchý hovor .......................................... 39

Obrázok 5.5.2.16 Jednoduchý hovor – volajúca strana ................................................. 41

Obrázok 5.5.2.17 Jednoduchý hovor – volaná strana .................................................... 42

Obrázok 5.5.2.18 Signalizácia a mediálne toky v 3G.................................................... 43

Obrázok 5.5.2.19 Použitie signalizačnej kompresie ...................................................... 43

Obrázok 5.5.2.20 Separované SIP hovory .................................................................... 44

Obrázok 6.1 Signalizačné toky cez P – CSCF .............................................................. 45

Obrázok 6.2 Vertikálna/horizontálna architektúra služieb............................................. 46

Obrázok 6.2.1 Rysy SIP a model tvorby služby............................................................ 47

Obrázok 6.2.2 IMS umožňuje pohyb z vertikálnych implementácií služieb do

horizontálnej vrstvovej architektúry so všeobecnými parametrami ................................ 49

Page 8: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

Obrázok 6.2.3 Tvorba služby B2BUA – konferencia.................................................... 51

Obrázok 7.1 Príklad činnosti SIP servera pracujúceho v proxy móde pri nadviazaní

spojenia......................................................................................................................... 52

Obrázok 7.2 SIP signalizácia pri nadviazaní spojenia prostredníctvom proxy servera... 53

Obrázok 7.3 Činnosť presmerovacieho servera pri nadviazaní spojenia........................ 54

Obrázok 7.4 SIP signalizácia pri nadviazaní spojenia s využitím presmerovacieho

servera .......................................................................................................................... 55

Tabuľka 4.4.1 Popis rozhraní IMS ............................................................................... 10

Tabuľka 5.5.3.1 Typy patriace do štruktúry protokolu SDP......................................... 24

Page 9: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

Zoznam skratiek a symbolov

3GPP 3rd Generation Partnership Project

AAA Authentication, Authorization and Accounting

AC Authentication Centre

AS Application Server

B2BUA Back to Back User Agent

BGCF Breakout Gateway Control Function

CAPEX Capital Expenditures

CDMA 2000 Code Division Multiple Access 2000

CDR Call Detail Record

CGI Common Gateway Interface

COPS Common Open Policy Service

CS Circuit Switched

CSCF Call Session Control Function

DHCP Dynamic Host Configuration protocol

DSL Digital Subscriber Line

EDGE Enhanced Data for Global Evolution

EIR Equipment Identity Register

FTP File Transfer Protocol

GCP Gateway Control Protocol

GGSN Gateway GPRS Support Node

GPRS General Radio Packet Service

GSM Global System for Mobile Communication

HLR Home Location Register

HSS Home Subscriber Server

HTML Hypertext Markup Language

HTTP Hypertext Transfer Protocol

I-CSCF Interogating CSCF

IESG Internet Engineering Steering Group

IETF Internet Engineering Task Force

IM – MGW IMS media Gateway

IMAP4 Internet Message Access Protocol

Page 10: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

IMS IP Multimedia Subsystem

IM-SSF IP Multimedia - Service Switching Function

IP Internet Protocol

IP PBX IP Private Branch Exchange

IPSec IP Security

IPv4 IP version 4

IPv6 IP version 6

ISUP ISDN User Part

LSMS Location Service Management Service

MAP Mobile Application Part

MG Media Gateway

MGC Media Gateway Controller

MGCF Media Gateway Control Function

MGW Media Gateway

MIME Multipurpose Internet Mail Extensions

MNO Mobile Network Operation

MPLS Multiprotocol Label Switching

MRF Media Resource Function

MRFC Media Resource Function Controller

MRFP Media Resource Function Processor

MSC Mobile Switching Centre

NAS Network Access Server

NAT Network Address Translation

NGN New Generation Network

NNI Network – network Interface

O&M Operation and Maintenance

OPEX Operational Expenditure

OSA SCS Open Service Access Service Capability Server

PCM Pulse Code Modulation

P-CSCF Proxy CSCF

PDA Personal Digital Assistant

PDF Policy Decision Function

PDP Packet Data Protocol

Page 11: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

PDSN Packet Data Serving Node

PLMN Public Land Mobile Network

PoC Push to Talk over Cellular

POP3 Post Office Protocol

POTS Plain Old Telephone Service

PSTN Public Switched Telephone Network

QoS Quality of Service

RADIUS Remote Authentication Dial-In User Service

RAN Radio Access Network

RFC Ready for Comments

RM OSI ISO

Reference model Open System International International Organization

for Standardization

ROA Recognized Operating Agency

RSTP Real Time Streaming Protocol

RSVP Resource Reservation Protocol

RTCP RTP Control Protocol

RTP Real-Time Transport Protocol

S&F Store and Forward Function

SAP Service Advertising Protocol

SBC Session Border Controller

SCF Secure Computing Facility

S-CSCF Servering CSCF

SCTP Stream Control Transmission Protocol

SDP Session Description Protocol

SG Security Group

SGSN Serving GPRS Support Node

SGW Signaling Gateway

SIGComp Signaling Compression

SIP Session Initiation Protocol

SIP AS SIP Application Server

SIP US SIP User Server

SLF Subscription Locator Function

SMS Short Message Service

Page 12: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

SMSC Short Message Service Center

SMTP Simple Mail Transfer Protocol

SNAP Sub - network Access Protocol

SS7 Signaling System No. 7

SW Software

TCP Transmission Control Protocol

TLS Transport Layer Security

TTL Time to Live

UA User Agent

UAC User Agent Client

UAS User Agent Server

UDP User Datagram Protocol

UE User Equipment

UMTS Universal Mobile Telecommunications Systems

UNI User – network Interface

URC Uniform Resource Characteristics

URI uniform Resource Identifier

URL Uniform Resource Locator

URN Uniform Resource Name

VLR Visitor Location Register

VoIP Voice over IP

W-CDMA Wideband Code Division Multiple Access

WiMAX Worldwide Interoperability for Microwave Access

WLAN Wireless Local Area Network

Page 13: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

1

1. ÚVOD

IP Multimediálny Subsystém bol pôvodne definovaný na priemyselnom fóre

v roku 1999. Je definovaný pomocou 3GPP ako nový subsystém, teda nová sieťová

infraštruktúra, ktorá umožňuje konverziu dát, reči a mobilnej sieťovej technológie cez

infraštruktúru založenú na IP.

IP Multimediálny Subsystém je štandardizovaný NGN architektúrou pre

telekomunikačných operátorov, ktorí chcú poskytnúť mobilné aj fixné multimediálne

služby. Využíva VoIP implementáciu založenú na 3GPP realizácii štandardizovanej zo

SIP, ktorá funguje pod štandardom IP. Cieľom IMS je nielen poskytnúť nové služby, ale

všetky služby, súčasné aj budúce, ktoré Internet ponúka. Preto IMS dá sieťovým

operátorom a servisným poskytovateľom možnosť riadiť, kontrolovať a zodpovedať za

každú službu. Navyše, používatelia musia byť schopní realizovať všetky svoje služby tak

dobre ako zo svojej domácej siete, tak aj keď sú „roaming“. Na dokázanie týchto cieľov

IMS používa otvorené štandardizované protokoly IP, definované IETF. Teda

multimediálne spojenie medzi dvoma IMS užívateľmi, medzi IMS užívateľom

a užívateľom Internetu a medzi dvoma užívateľmi Internetu je zavedené používaním

presne rovnakého protokolu.

IMS bol navrhnutý na zaplnenie rozdielu medzi tradičnou telekomunikačnou

technológiou a internetovou technológiou, čo zvyšuje šírku pásma, a tým dovoľuje

operátorom ponúkať nové služby, ktoré podielnici a koncoví užívatelia očakávajú.

IMS predstavuje štandardizovanú, znovu použiteľnú platformu, ktorá poskytuje

lepší spôsob na experimentovanie, rozmiestnenie, integráciu a rast spotrebiteľa a

spoločností hlasových a dátových služieb. Keďže je IMS štandardizovaná pomocou

3GPP, jej entity (CSCF, HSS, MRF, ...), externé rozhrania sú štandardizované podľa

funkcionality.

3G IP zdokonalilo pôvodnú IMS architektúru, ktorá sa preniesla do 3GPP ako

časť ich štandardizovanej práce pre mobily 3 generácie systému UMTS, GSM a GPRS

sietí.

IMS by mala pracovať s akoukoľvek sieťou (pevnou, mobilnou, bezdrôtovou) s funkciou

prepojovania paketov ako GPRS, UMTS, CDMA 2000, WLAN, WiMAX, DSL, kábel.

Staršie spínané obvody telefónnych systémov (POTS, GSM) sú prenesené cez brány.

Page 14: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

2

IMS dovoľuje operátorom a servisným poskytovateľom používať rozdielne základné

sieťové architektúry.

Víziou pre ľudí je používať jeden telefón s jedným telefónnym číslom, adresárom

a pamäťovým blokom hlasovej pošty, využitie lacnej a rýchlej spojiteľnosti z domova

alebo úradu, počas užívania mobility v širokej mobilnej telefónnej sieti.

Telekomunikační operátori môžu poskytovať služby používateľom bez ohľadu na ich

polohu, prístupovú technológiu a koncové zariadenie. IMS garantuje komunikáciu

prepojených systémov s existujúcimi telefónnymi systémami.

Page 15: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

3

2. Cieľ riešení

Cieľom mojej diplomovej práce je oboznámenie sa s novou infraštruktúrou IMS

(IP Multimediálny Subsystém), ktorá bude postupne zavádzaná do praxe. Ďalej

analyzovať architektúru a funkčné bloky systému, možnosti ich realizácie. Analyzovať

riadenie výstavby spojenia v IMS, popísať doplnkové služby. V závere mojej diplomovej

práce sa budem zaoberať porovnaním riadenia výstavby spojenia v IMS s klasickou

sieťou.

Page 16: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

4

3. Analýza architektúry systému IMS, funkčné bloky a ich vlastnosti a možnosti

realizácie

3.1 Analýza architektúry systému IMS

IP multimediálna jadrová sieť subsystému je súborom rozdielnych funkcií

prepojených štandardizovaným rozhraním. Funkcia nie je uzlovým bodom, realizátor má

voľnosť v kombinovaní dvoch funkcií do jedného uzlového bodu, alebo rozdeliť

samostatnú funkciu do dvoch alebo viacerých uzlových bodov. Každý uzlový bod môže

byť tiež prezentovaný (charakterizovaný) niekoľkokrát v sieti pre rozdelenie výkonu

alebo organizačné otázky.[1]

Multi prístupová funkcionalita je obsiahnutá v IMS architektúre (obr. 3.3.1), ktorá

spolu so štandardmi odpovedá na objavujúci sa trend smerujúci k všeobecnému,

štandardizovanému subsystému, kde sa ponúkajú nové služby.

IMS je navrhnutý na poskytnutie množstva kľúčových funkcionalít požadovaných

na aktiváciu nových služieb cez mobilné siete. Táto nová oblasť IP služieb musí zahŕňať

tiež komplexnosť multimédia, obmedzenia základných sietí, riadiacu mobilitu a riadenie

množstva objavujúcich sa aplikácii.

Obr. 3.3.1. Architektúra systému IMS

Page 17: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

5

IMS obsahuje všetky elementy jadrovej siete poskytujúce IP multimediálne služby

(ako je audio, video, text, ... a ich kombinácie) cez paketovo prepínanú doménu jadra

siete.

Celková sieťová architektúra má dve časti : prístupová sieť, jadrová sieť.[8]

Prístupová sieť: v meniacich sa podmienkach poskytuje prístupová sieť bezdrôtové

prístupové body a spojenia s užívateľom. Užívateľ sa môže pripojiť do IMS siete

využitím rôznych metód, ktoré sú všetky používané štandardom IP. Priame IMS

terminály (mobilné telefóny, PDA, počítače, ...) sa môžu zaregistrovať priamo

v sieti IMS, dokonca aj keď sú roaming v inej sieti alebo krajine. Jediná

požiadavka je, že musia používať IPv4/IPv6 a SIP UA (UAC a UAS). Fixný

prístup (DSL, káblové modemy, Eternet, ...), mobilný prístup (W – CDMA,

CDMA 2000, GSM, GPRS) a bezdrôtový prístup (WLAN, WiMAX, ...) sú všetky

podporované IMS. Iné telefónne systémy ako POTS a H.323 a nie IMS

kompatibilné VoIP systémy sú podporované cez brány.

Jadrová sieť : poskytuje riadiacu službu a pevnú prepojiteľnosť k ďalším prístupovým

bodom, k ďalším pevným sieťam a k zdrojom služby, ako sú databázy, vzájomne

pôsobiace oznámenia a spokojné doručenie. Jadrová sieť takisto pozostáva

z dvoch časti, známych ako domény:

Obvodovo spínaná doména : požaduje jednoúčelové (priradené)

sieťové zdroje na pridelenie počas spojenia. Klasický príklad

obvodovo spínanej domény je PSTN.

Paketovo spínaná doména : nepožaduje také jednoúčelové

(priradené) zdroje. Informácie sú rozdelené v oddelených

krátkych správach (paketoch), sú smerované nezávisle cez sieť

do svojho miesta určenia, kde sú znovu zhromaždené do

pôvodných informačných tokov. Klasický prípad paketovo

spínanej domény je Internet.

Page 18: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

6

3.2 Celkový pohľad na IMS architektúru

Obr. 3.3.2.2 Celkový pohľad na IMS architektúru

• Aplikačná vrstva : zahŕňa aplikáciu a kapacitu serverov na uskutočnenie

zhodnotenej služby pre užívateľa. Všeobecná služba umožnená IMS štandardom

je implementovaná ako služba v SIP aplikačnom servery.

• Riadiaca vrstva : zahŕňa sieťovú kontrolu serverov pre riadiace hovory alebo

nastavenia spojenia, zmenu a odpojenie. Najdôležitejšia funkcia v riadiacej vrstve

je CSCF, tiež známa ako SIP server. Táto vrstva tiež obsahuje kompletnú súpravu

podporujúcich funkcií, ako aj obstarávanie, tarifikovanie a O&M. Komunikácia

prepojených systémov s inými operátorskými sieťami a inými typmi sietí je

riadená hraničnými bránami.

• Spojovacia vrstva : zahŕňa smerovače a prepínače, oba pre chrbticovú

a prístupovú sieť.

Page 19: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

7

3.3 Jednotlivé funkčné bloky:

• AS (Application Server): aplikačné servery a realizované služby i rozhranie so S-

CSCF používaním SIP – toto všetko povolí jednoduché spojenie a včlenenie

služieb v IMS infraštruktúre. V závislosti na aktuálnej službe, AS môžu pôsobiť

v SIP zastupiteľskom móde : SIP US (Používateľský agent) mód alebo SIP

B2BUA (Back to back agent – bezprostredne nasledujúci agent). AS môžu byť

umiestnené v domácej sieti alebo v externej sieti.

• HSS (Home Subscriber Server): hlavný používateľ databázy, ktorá podporuje IMS

sieťové entity, ktoré sú aktuálne spracovávané. Obsahuje povolenie týkajúce sa

informácií, vykonáva legalizáciu a autorizáciu užívateľa a môže poskytovať

informáciu o fyzickej polohe užívateľa.

• MRF (Media Resource Function): funkcia mediálneho zaistenia poskytuje zdroj

médií v domácej sieti. Je používaná na : multimediálne konferencie, rečovú

konverziu a rečové rozpoznávanie, prekódovanie multimediálnych dát v reálnom

čase. Každá MRF je ešte delená na : MRFC : je signalizačná úroveň uzlového

bodu, ktorá pôsobí ako SIP používateľský agent v S – CSCF, ktorá kontroluje

MRFP rozhraním H.248. MRFP : je úroveň uzlového bodu, ktorá implementuje

všetky funkcie týkajúce sa média.

• MGCF (Media Gateway Control Function): riadi protokol hovoru konverziou

medzi SIP a ISUP a rozhraniami SGW cez SCTP. Takisto riadi zdroje v MGW

s H.248.

• MGW (Media Gateway): rozhrania s úrovňou média CS siete konvertovaním

medzi RTP a PCM. Takisto môže dekódovať, ak sa nezhodujú kódy.

• IP/MPLS (Internet Protocol/Multiprotocol Label Switching):technológia rýchleho

smerovania paketov medzi druhou a treťou vrstvou modelu OSI. Princíp spočíva

v označovaní paketov.

• PSTN/PLMN (Public Switched Telephone Network/Public Land Mobile Network):

PSTN je sieť svetových verejných sietí s kruhovým prepínaním obvodov. PLMN

je sieť, ktorá je ustanovená a riadená administrátorom alebo ROA pre špecifický

účel poskytovania pozemných mobilných telekomunikačných služieb

verejnosti.[8]

Page 20: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

8

3.4 Call Session Control Function

Najdôležitejším blokom je blok CSCF (Call Session Control Function):využívaný na

spracovanie SIP signalizačných paketov v IMS. CSCF kapacita môže rásť v rozsahu

k číslam telefónnych účastníkov a číslo aplikačných serverov môže rásť v rozsahu

využitia rozdielnych služieb. CSCF delíme na:[8]

• P – CSCF (Proxy CSCF): je zástupcom SIP (proxy), ktorý je prvým kontaktným

bodom pre IMS koncové zariadenie. Môže byť umiestnený tiež v externej sieti,

alebo aj domácej sieti, keď externá sieť ešte nie je zhodná s IMS. Niektoré siete

môžu používať SBC pre túto funkciu. Koncové zakončenie môže zistiť svoje

P – CSCF tiež s DHCP alebo je pridelené v kontexte GPRS.

- P – CSCF je pridelené k IMS koncovému zariadeniu počas registrácie

a nemení sa počas trvania registrácie.

- Je na trase všetkých signalizačných správ a môže dohliadať na každého

správne.

- Autentifikuje užívateľa a pevne stanovené IPSec ochranné spojenie s IMS

koncovým zariadením. Toto predchádza útokom pri navádzaní na

nesprávnu akciu a zopakovaniu útokov a ochrane utajenia užívateľa. Iné

uzlové body zodpovedajú P – CSCF a neautentifikujú užívateľa znova.

- Môže tiež komprimovať a dekomprimovať správy SIP používané

SIGComp, ktorý obmedzí cyklus na pomalé rádiové linky.

- Môže zahŕňať PDF, ktorý autorizuje mediálne zdroje, QoS. Je využívaný

pre strategické riadenie, pre spravovanie šírky pásma, atď. PDF môže byť

tiež oddelenou funkciou.

- Takisto generuje doplňovanie záznamov.

• I – CSCF (Interogating CSCF): je SIP proxy umiestnený na okraji

administratívnej domény. Jeho IP adresa je publikovaná v DNS, preto ho môžu

nájsť vzdialené servery (ako P – CSCF v externej doméne, alebo S – CSCF

v cudzej doméne) a použiť ako vstupný bod pre všetky SIP pakety do tejto

domény.

• S – CSCF (Servering CSCF : je ústredným uzlovým bodom signalizačnej úrovne.

Je to SIP server, ale vykonáva riadenie spojenia. Je vždy umiestnený v domácej

Page 21: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

9

sieti. Používa rozhranie DIAMETER Cx a Dx na HSS načítavanie profilov

užívateľa.

- Zaobchádza so SIP registráciami, ktoré dovolia sa pripojiť

k lokalizovanému užívateľovi na danej SIP adrese.

- Je na trase všetkých signalizačných správ a dohliada na každú správu.

- Rozhoduje o tom, ktorá aplikácia serverov SIP správ bude posunutá vpred

v poradí, poskytuje ich služby.

- Poskytuje smerovanie služieb.

- Uvádza v platnosť metódu sieťového operátora.

Page 22: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

10

4. Rozhrania systému IMS k okoliu a vlastnosti používaných protokolov

4.1 Popis rozhraní IMS

Názov

rozhrania

IMS entity Popis Protokol

Gm UE, P – CSCF Vymieňa správy medzi UE a CSCF SIP

Mw P – CSCF, I –

CSCF, S - CSCF

Vymieňa správy medzi CSCF SIP

ISC S – CSCF, AS, I -

CSCF

Vymieňa správy medzi CSCF a AS SIP

Cx I – CSCF, S –

CSCF, HSS

Komunikuje medzi I – CSCF/S –

CSCF a HSS

DIAMETER

Dx I – CSCF, S –

CSCF, SLF

Používané I – CSCF/S – CSCF na

nájdenie správneho HSS v multi

HSS prostredí

DIAMETER

Sh SIP AS, HSS, OSA

SCS

vymieňa informácie medzi SIP

AS/OSA SCS a HSS

DIAMETER

Si IM – SSF, HSS Vymieňa informácie medzi IM –

SSF a HSS

MAP

Dh SIP AS, OSA, SCF,

IM – SSF, HSS

Používané AS na nájdenie

správneho HSS v multi HSS

prostredí

DIAMETER

Mm I – CSCF, S –

CSCF, externá IP

sieť

Používané pre výmenu správ medzi

IMS a externou sieťou

Nie je

špecifikovaný

Mg MGCF→I – CSCF MGCF konvertuje ISUP

signalizáciu na SIP signalizáciu

a následne SIP signalizáciu na

I – CSCF

SIP

Mi S - CSCF→BGCF Používané na výmenu správ medzi

S – CSCF a BGCF

SIP

Page 23: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

11

Mj BGCF→MGCF Používané na výmenu správ medzi

BGCF a MGCF v tej istej sieti

SIP

Mk BGCF→BGCF Používané na výmenu správ medzi

BGCF v rozdielnych IMS sieťach

SIP

Mr S – CSCF, MRFC Používané na výmenu správ medzi

S – CSCF a MRFC

SIP

Mp MRFC, MRFP Používané na výmenu správ medzi

MRFC a MRFP

H.248

Mn MGFC,

IM – MGW

Povoľuje riadenie zdrojov

používateľskej úrovne

H.248

Ut UE, AS (SIP AS,

OSA SCS,

IM – SSF)

Aktivuje UE na riadenie informácií

súvisiacich s jeho službami

http

Go PDF, GGSN Povoľuje operátorom riadenie QoS

na užívateľskej úrovni a vymieňa

tarifikačné korelačné informácie

medzi IMS a GPRS sieťou

COPS,

DIAMETER

Gq P – CSCF, PDF Používané na výmenu postupov

súvislých rozhodnutí informácií

medzi P – CSCF a PDF

DIAMETER

Tab. 4.4.1 Popis rozhraní IMS

Page 24: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

12

4.4.1 Umiestnenie rozhraní v SIP súvisiacich komponentoch v 3GPP

Obr. 4.4.2 Umiestnenie rozhraní v SIP komponentoch

Page 25: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

13

4.2 Vlastnosti používaných protokolov:

4.2.1 SIP(Session Initiation Protocol)

SIP je riadiaci protokol aplikačnej vrstvy pre tvorbu, modifikáciu a ukončenie

spojenia s jedným alebo viacerými účastníkmi. SIP klienti používajú TCP alebo UDP na

spojenie so SIP serverom a ďalšími SIP koncovými bodmi. SIP je v prvom rade

využívaný v nastavovaní a ukončovaní video hovorov.[8]

Motivujúcim cieľom pre SIP bolo poskytovanie signalizácie a nastavenia hovoru pre

komunikáciu založenú na IP. SIP je peer - to – peer protokol, štandardizovaný IETF.

Pracuje v súlade s niekoľkými ostatnými protokolmi a je zapojený len v časti

komunikačného spojenia.

Obr. 4.4.3 SIP architektúra

Page 26: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

14

SIP vytvára elementy nazývané PROXY SERVERY (obr. 4.4.4) na pomáhanie pri

smerovaní požiadaviek aktuálnej užívateľskej polohy, overenie a autorizovanie

užívateľov pre služby, implementovanie poskytovateľovej politiky smerujúcej k hovoru

a poskytovanie vlastností užívateľom. Takisto poskytuje registračné funkcie, ktoré

povoľujú užívateľom uploadovať ich aktuálne polohy pre použitie Proxy Serverov.

Obr. 4.4.4 SIP Servery

4.2.2 DIAMETER:

DIAMETER je protokolom AAA a nasleduje svojho predchodcu - protokol

RADIUS. Je definovaný RFC 3588 a definuje minimum požiadaviek pre AAA protokol.

Požiadavky môžu rozšíriť základ protokolu pridaním nových príkazov a/alebo vlastností

(rysov). Aplikácia nie je program, ale protokol založený na protokole DIAMETER,

ktorého bezpečnosť je poskytovaná pomocou IPSec alebo TLS. Každá aplikácia je

definovaná aplikačným identifikátorom.

Príklady aplikácií DIAMETER protokolu:

• Aplikácia DIAMETER MOBIL IPv4 (RFC 4004);

• Aplikácia DIAMETR NETWORK ACCESS SERVER (RFC 4005);

Page 27: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

15

• Aplikácia DIAMETR EXTENSIBLE AUTHENTICATION PROTOCOL

(RFC 4072);

• Aplikácia DIAMETR CREDIT – CONTROL (RFC 4006);

• Aplikácia DIAMETR SESSION INITIATION PROTOCOL (RFC 4740);

• Rozličné aplikácie v 3GPP IP Multimediálnom Subsystéme;

4.2.3 MAP(Mobile Application Part)

Pracuje v UMTS a GSM sieťach. Je to protokol, ktorý poskytuje aplikačnú vrstvu

pre rozdielne uzly v jadrovej mobilnej sieti a GPRS jadrovej sieti na komunikáciu

s každým ďalším užívateľom, za účelom poskytovania služby mobilným telefonujúcim

užívateľom.

Je to aplikačný vrstvový protokol využívaný na prístup do HLR, VLR, MSC, EIR,

AC, SMSC a podporujúci obsluhujúci uzol GPRS.

Prvoradá podpora poskytovaná MAP:

• Služby mobility – riadenie lokalizácie, overovanie, riadenie služby popisu

informácie, obnova chyby

• Výkon a údržba

• Doplnkové služby

• PDP pre GPRS – poskytovanie smerovania informácii pre GPRS spojenia

• LSMS

MAP je definovaný v dvoch štandardoch:

• MAP pre GSM (predchádzajúce RELEASE 4), je špecifikovaný

3GPP TS 09.02

• MAP pre UMTS („3G“) a GSM (RELEASE 99 a neskoršie), je

špecifikovaný 3GPP TS 29.002

Page 28: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

16

4.2.4 H.248

H.248 nazývaný aj MEGACO je GCP protokol. Je to signalizačný protokol používaný

medzi MG a MGC v sieti VoIP. Definuje nevyhnutné signalizačné mechanizmy na

povolenie MGC riadiť brány za účelom podpory hlasu/faxu medzi PSTN - IP alebo IP –

IP sieťou.

4.2.5 HTTP (Hypertext Transfer Protocol)

HTTP je aplikačný protokol k prístupu a výmene informácii v prostredí

distribuovaných hypermediálnych informačných systémov. Je určený pre prenos

hypertextových www informácii vo formáte HTML (Hypertext Markup Language) medzi

www klientmi a servermi (obr. 4.4.5). Dnes je protokol využívaný ako základný generický

protokol siete internet a používa sa i k sprístupneniu služieb iných aplikačných

protokolov (FTP, SMTP, ...).

Protokol HTTP je koncipovaný ako jednoduchý objektovo orientovaný protokol,

ktorý pracuje v režime žiadosť/odpoveď (request/response). HTTP vyžaduje použitie

spoľahlivého transportného protokolu TCP s vyhradeným portom 80 na strane serveru

HTTP. Navštívené stránky sú ukladané do vyrovnávacej pamäte (cache). Ak sa chceme

pozrieť na stránku znovu, HTTP sa opýta originálneho serveru na zmenu. Ak ku žiadnej

nedošlo, prehliadač zobrazí stránku, ktorú má vo vyrovnávacej pamäti. Počítače proxy

a brány ležiace medzi klientom a originálnym serverom ukladajú webovské stránky do

cache pre prípad opätovnej žiadosti.

Zvlášť dôležité je globálne prostredie adresácie informačných zdrojov zo strany

klientov. Identifikátor objektov vo www svete sú tzv. URI (Uniform Resource

Identifiers).

URI môže byť:

• URN (Uniform Resource Names),

• URL (Uniform Resource Locator),

• URC (Uniform Resource Charakteristics)

Page 29: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

17

V praxi sa stretávame len s URL. Protokol HTTP používa k adresovaniu

požadovaných informačných zdrojov adresnú schému URL. Jednotlivé aplikačné

protokoly majú svoju schému URI.

Tvar schémy:

<schéma> : <na schéme závislá časť>

- http – HTTP protokol: http://server.firma.sk

- ftp – FTP protokol: ftp://ftp.firma.sk

- mailto – SMTP protokol: mailto:[email protected] – iné

Formát správ HTTP pre žiadosti a odpovede:

1) všeobecný úvodný riadok (request line/status line),

2) obecná hlavička,

3) hlavička správy,

4) jeden prázdny riadok,

5) telo správy,

Obr. 4.4.5 HTTP model klient/server

4.2.6 COPS (Common Open Policy Service)

COPS protokol je časťou IPS (Internet Protocol Suite) definovaný RFC 2748.

Špecifikuje jednoduchý model postupu cez QoS signalizačného protokolu RSVP.

Page 30: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

18

5. Analýza riadenia výstavby spojenia v IMS

Analýza výstavby spojenia v IP Multimediálnom Subsystéme je definovaná

štandardom IETF.

IETF (Internet Engineering Task Force ) je voľne samo organizovaná skupina

ľudí, ktorí prispievajú do vývoja internetových technológií. Je základnou časťou

zapojenou vo vývoji nových špecifikácií Internetových štandardov. Poskytuje fórum pre

pracovné skupiny na koordináciu technického vývoja a výberu sady internetových

protokolov. Je veľkou otvorenou komunitou sieťových návrhárov (konštruktérov),

operátorov, obchodníkov a výskumníkov zainteresovaných do architektúry, vývoja

a vyváženého riadenia globálneho internetu.[8]

Väčšina práce je urobená v členských organizáciách. IETF posolstvo zahŕňa

nasledujúce:

• Identifikujúce a navrhujúce riešenia na naliehavé funkčné a technické

problémy v internete.

• Špecifikáciu vývoja alebo používanie protokolov a krátkodobej

architektúry na riešenie podobných technických problémov pre internet.

• Vytváranie doporučení (noriem) pre IESG (Internet Engineering Steering

Group) týkajúcich sa štandardizovania protokolov a protokolov

používaných v Internete.

• Uľahčujúce fórum pre výmenu informácií v rámci internetovej komunity

medzi obchodníkmi, užívateľmi, výskumníkmi prostredníctvom

dodávateľov a sieťových správcov.

IETF pracovné skupiny sú zamerané na jednu alebo viac špecializácií. Neexistuje

hlasovanie, rozhodnutia sa robia na základe prejavov a diskusií. IETF dokumenty spadajú

do niekoľkých kategórií:

• Internetové návrhy: pracovné dokumenty, žiadne triedenie podľa stavu,

vymazané po 6 mesiacoch.

• Požiadavky pre komentár: archívne dokumenty.

• Štandardná stopa: neprichádza žiadny príkaz z IETF.

Page 31: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

19

• Navrhovaný štandard: dokončené špecifikácie.

• Návrh štandardu: požiadavky viacnásobných nezávislých implementácií

schopných spolupracovať, založených na ohraničení.

• Štandard: demonštrovaný operačnou stabilitou.

• Informačné.

• Experimentálne.

• Historické.

• Najlepšia aktuálna prax.

5.1 Protokoly používané štandardom IETF:

Štandard IETF používa niekoľko protokolov podporujúcich jeho fungovanie.

Obr. 5.5.1 IETF konferenčná architektúra

5.1.1 RSVP (Resource Reservation Protocol)

Protokol pre rezervovanie šírky pásma v sieti, pre prenos dát citlivých na

oneskorenie. RSVP umožňuje integrované služby dvoch úplne rozdielnych typov:

• Garantovaná služba: garantuje prenosovú rýchlosť, hornú hranicu

oneskorenia, nulovú stratu paketov.

• Riadená záťaž: garantuje QoS bez pevnej hranice maximálneho

oneskorenia, je určená pre služby, ktoré tolerujú aj stratu.

Page 32: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

20

5.1.2 RTP/RTCP (Real – Time Transport Protocol/RTP Control Protocol)

RTP definuje štandardný paketový formát pre doručovanie zvukových

a obrazových (video) dát po internete. Protokol sa často používa v streaming media

systémoch ako video telefónna konferencia alebo videokonferencia v push to talk

systémoch (v spojení s H.323 alebo SIP), čím je protokol technickým základom VoIP. Je

prenášaný pomocou UDP.

RTCP slúži k riadeniu RTP relácie a k sledovaniu kvality toku. Protokol RTCP

obvykle využíva port o jedno číslo väčšie ako TCP.

5.1.3 RSTP (IEEE 802.1 Real – Time Streaming Protocol)

Je protokol riadiaci priebeh streamovania. Neurčuje ani formát audia/videa ani

jeho prenos alebo spracovanie. Zjednodušuje a sprehľadňuje jednotlivé stavy protokolov.

5.1.4 SAP (Service Advertising Protocol)

Je zahrnutý do IPX (Internetwork Packet Exchange) protokolu. SAP tvorí

dynamický postup pridávania a odoberania služieb v IPX pripojenej sieti. Ak sú zavedené

servery, môžu oznámiť službám používanie SAP, keď sú odpojené používajú SAP na

signalizovanie, že ich služby už ďalej nebudú dostupné. IPX sieťové servery môžu

používať SAP na ich identifikáciu ich samých menom a typom služby. Všetky entity,

ktoré používajú SAP musia vysielať meno a typ služby, ktoré sú jedinečné v celej IPX

pripojenej sieti.

5.1.5 SIP (Session Initiation Protocol)

S týmto protokolom sme sa bližšie zoznámili v podkapitole 4.2.1

5.1.6 HTTP (Hypertext Transfer Protocol)

S týmto protokolom sme sa bližšie zoznámili v podkapitole 4.2.5

Page 33: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

21

5.1.7 SMTP (Simple Mail Transfer Protocol)

Protokol SMTP, súčasť rodiny TCP/IP definuje formát pre zasielanie správ

elektronickej pošty. Používa architektúru klient – server. SMTP začína svoju činnosť

potom, čo klient nadviaže TCP spojenie so serverom na porte 25. Spojovoor. TCP

protokol zaistí spoľahlivé doručenie správ. Klient posiela poštu na server v sérii transakcií

príkazov/odpovedí.

Používateľ sa k pošte dostane cez dva protokoly:

• POP3(Post Office Protocol) – veľmi jednoduchý, pomocou ktorého

pracuje používateľ offline.

• IMAP4 (Internet Message Access Protocol)– komplikovaný protokol,

ktorý umožňuje pracovať Offline aj Online. Používateľ môže mať

nadviazané spojenie s poštovým serverom dlhšiu dobu a môže byť

serverom informovaný o zmenách vo svojej poštovej schránke. Protokol

IMAP4 umožňuje tiež pracovať s privátnymi poštovými schránkami

priamo z terminálu na serveri. Schránky na serveri tak zostávajú zálohou

schránok na PC.

5.1.8 SDP (Session Description Protocol)

Protokol na popis streaming media nastavenia parametrov. Bol určený pre popis

multimediálnych spojení, pre účel oznámenia spojenia, výzvu k spojeniu a ďalšie formy

multimediálnych začiatkov spojení.

podmienok súvisejúcich s SDP

1) konferencia : nastavenie dvoch alebo viacerých komunikujúcich

užívateľov podľa SW,

2) spojenie : spojenie pre multimediálnych odosielateľov

a prijímateľov a tečúci tok dát,

3) oznámenie spojenia : je mechanizmus, ktorým je popis spojenia

sprostredkovaný užívateľom v proaktívnom tvare,

4) oznámenie spojenia : to isté ako v bode 3,

5) popis spojenia : dobre definovaný formát pre sprostredkovanie

dostatočnej informácie na nájdenie a zúčastnenie sa na

multimediálnom spojení,

Page 34: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

22

5.1.9 UDP (User Datagram Protocol)

Zodpovedá štvrtej vrstve systému RM OSI ISO. Poskytuje nespojovo orientovanú

službu. Teda je určený pre tie aplikácie, kde nie je vyžadovaný bezpečný prenos. Odpadá

nadväzovanie a rušenie spojenia.

5.1.10 TCP/TLS/SCTP (Transmission Control Protocol/Transport Layer Security/Stream

Control Transmission Protocol)

TCP ponúka spojovo orientovanú transportnú službu. Garantuje doručenie

dátových paketov v správnom poradí. Všetky vysielané pakety sú očíslované. TCP pakety

obsahujú identifikáciu zdrojového (client) a cieľového (server) použitia. Priradenie

dátového paketu ku príslušnému cieľovému použitiu sa uskutočňuje pomocou portov.

Užitočné dáta sú vo štvrtej vrstve TCP delené do blokov s maximálnou dĺžkou 64 000

oktetov a odovzdávané do IP vrstvy.

TLS pripúšťa aplikácie na komunikáciu cez sieť v ceste navrhnutej na zabránenie

odpočúvania, falšovania a podvrhu textových správ. TLS poskytuje overenie koncového

bodu a dôveryhodnosť komunikácie cez internet použitím šifrovania.

SCTP je transportná vrstva, ktorú navrhla IETF, zaoberajúca sa prenosom

telefónnej signalizácie (SS7) po IP. Odtiaľ pochádza požiadavka na niekoľko navzájom

nezávislých kanálov, ktoré sú prepravované paralelne. Po nadviazaní spojenia je možné

prenášať radu navzájom nezávislých prúdov. V rámci každého z nich dokáže SCTP

garantovať doručenie všetkých dát v správnom poradí. Prípadný výpadok (a neskoršie

opakovanie, teda zdržanie) v niektorom prúde sa však netýka ostatných prúdov. Ich

komunikácia prebieha bez prerušenia.

5.1.11 IP (Internet Protocol)

Zodpovedá protokolu vrstve 3 pre nespojovo orientovaný prenos správ, založený

na datagramovej službe. Dlhšie správy sú prenášané viacerými datagramovými

jednotkami. Datagram je fragment celkovej správy a prechádza cez sieť vlastnou cestou.

Každý datagram obsahuje adresu zdroja a cieľa, kde má byť doručený. Správne poradie

IP paketov nie je zabezpečené, realizuje sa to transportným protokolom vyššej vrstvy.

Page 35: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

23

5.2 Riadenie výstavby spojenia v IMS:

Protokol SDP je definovaný v Proposed Standard – RFC 2327 a aktualizovaný

v Proposed Standard – RFC 3266 (podpora pre IPv6). Slúži pre špecifikáciu kódovania

a ďalších parametrov prenosu multimediálnych dát behom komunikácie, čo umožňuje

všetkým príjemcom popisu relácie, aby sa podieľali na danej relácii. SDP je

predovšetkým určený na popis vlastností komunikácie medzi viacerými sieťami, ale vo

všeobecnosti je použiteľný aj na popis konferencií v rôznych sieťových podmienkach.

Multimediálna relácia pre uvedené účely je definovaná ako súbor tokov dát, ktoré

existujú počas určitého časového intervalu. Doba, počas ktorej je relácia aktívna, nemusí

byť kontinuálna.[6]

Správa protokolu SDP je obsiahnutá v tele správy protokolu SDP a skladá sa

z postupností riadkov v tvare typ = hodnota. Existujú tri skupiny typov:

• typy popisujúce reláciu (session describtion types)

• typy popisujúce časové charakteristiky (time describtion types)

• typy popisujúce tok dát (media describtion types)

Typ je zapísaný len jedným písmenom a označuje aký parameter komunikácie je

popisovaný. Najprv sú vždy uvádzané riadky týkajúce sa celého spojenia alebo všetkých

tokov prenášaných dát, potom nasledujúce riadky popisujúce jednotlivé toky dát.

Page 36: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

24

Tabuľka dávajúca prehľad o jednotlivých typoch patriacich do štruktúry protokolu

SDP:

Typ Význam Voliteľný

Popis relácie

v = Verzia protokolu Nie

o = Vlastník/tvorca a identifikátor spojenia Nie

s = Meno relácie Nie

i = Informácia relácie Áno

u = URI popisu Áno

e = e – mailová adresa Áno

p = Telefónne číslo Áno

c = Informácia pripojenia Áno

b = Informácia o pásme Áno

z = Časová zóna úpravy Áno

k = Šifrovací kľúč Áno

a = Žiadne alebo viac vlastností liniek relácií Áno

Popis časových charakteristík

t = Čas, kedy je relácia aktívna Nie

r = Žiadne alebo viac opakovaní času Áno

Popis média

m = Názov média a transportnej adresy Nie

i = Názov média Áno

c = Informácia o pripojení Áno

b = Informácia o pásme Áno

k = Šifrovací kľúč Áno

a = Žiadne alebo viac vlastností liniek relácií Áno

Tab. 5.5.2.1 Typy patriace do štruktúru protokolu SDP

Page 37: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

25

5.2.1 Popis syntaxu správy SIP – požiadavky:

• štartová línia – INVITE – táto metóda umožňuje nadviazať spojenie medzi

užívateľmi. Volajúce klient môže kontaktovať volaný server priamo alebo

prostredníctvom proxy/presmerovacieho servera,

• Záhlavie správy – skladá sa z informácii komu je správa posielaná, od koho je

posielaná, predmet správy, obsahu dĺžky správy, obsahu typu správy, CSeq-

označuje poradové číslo žiadosti v rámci jedného spojenia (ak je rovnaká

žiadosť opakovaná, pretože na ňu neprišla odpoveď, má rovnakú hodnotu

CSeq a následné žiadosti INVITE pre to isté spojenie, posielané pre zmenu

parametrov existujúcej komunikácie majú vždy vyššie hodnoty CSeq),

kontakt, cez akú sieť je správa posielaná,

• Telo správy – obsahuje typy protokolu SDP

Ø v =0 - je verzia protokolu SDP

Ø o = - je pôvodca (originátor) spojenia (udáva jeho

užívateľské meno, identifikátor spojenia a IP adresu)

Ø s = - je meno (subject) spojenia

Ø t = - špecifikuje čas (time) začiatku a konca relácie (časové

relácie sú špecifikované v sekundách)

Ø c = - je adresa spojenia (connection), na ktorú majú byť

posielané dáta (obvykle ide o multicastovú IP adresu, za ktorou môže

nasledovať lomítko a hodnota TTL(Time To Live) definujúca rozsah

šírenia paketov v sieti; t.j. maximálne povolený počet skokov v sieti)

Ø m =audio - predstavuje jeden audio kanál so vzorkovacou

frekvenciou 8 kHz. (slúži na popis toku dát (media), ktorý udáva typ

dát (audio, video,...), číslo portu, na ktorom bude tento tok dát

posielaný (v prípade vysielania médiových dát vez UDP, číslo portu

musí byť v rozsahu 1024 – 65535 včítane), voliteľne počet použitých

portov, transportný protokol (TCP, UDP, ...) a kódovanie,

Page 38: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

26

Obr. 5.5.2.1 Syntax SIP správy – požiadavka

5.2.2 Popis syntaxu správy SIP –odpovede:

• štartová línia : 200 OK – žiadosť bola úspešne spracovaná. (Informácia

prenesená v odpovedi závisí na typu žiadosti, ktorá túto odpoveď vyvolala),

• záhlavie správy : skladá sa z informácií komu je správa posielaná, od koho,

predmet správy, obsahu dĺžky správy, obsahu typu správy, CSeq- označuje

poradové číslo žiadosti v rámci jedného spojenia (ak je rovnaká žiadosť

opakovaná, pretože na ňu neprišla odpoveď, má rovnakú hodnotu CSeq

a následné žiadosti INVITE pre to isté spojenie, posielané pre zmenu

parametrov existujúcej komunikácie majú vždy vyššie hodnoty CSeq),

kontakt, cez akú sieť je správa posielaná,

• telo správy : obsahuje typy protokolu SDP

Ø v =0 - je verzia protokolu SDP

Ø o = - je pôvodca (originátor) spojenia (udáva jeho užívateľské

meno, identifikátor spojenia a IP adresu)

Ø s = - je meno (subject) spojenia

Ø t = - špecifikuje čas (time) začiatku a konca relácie (časové

relácie sú špecifikované v sekundách)

Ø c = - je adresa spojenia (connection), na ktorú majú byť posielané

dáta (obvykle ide o multicastovú IP adresu, za ktorou môže nasledovať

Page 39: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

27

lomítko a hodnota TTL(Time To Live) definujúca rozsah šírenia paketov

v sieti; t.j. maximálne povolený počet skokov v sieti),

Ø m =audio - predstavuje jeden audio kanál so vzorkovacou frekvenciou 8

kHz. (slúži na popis toku dát (media), ktorý udáva typ dát (audio,

video,...), číslo portu, na ktorom bude tento tok dát posielaný (v prípade

vysielania médiových dát vez UDP, číslo portu musí byť v rozsahu 1024 –

65535 včítane), voliteľne počet použitých portov, transportný protokol

(TCP, UDP, ...) a kódovanie,

Obr. 5.5.2.3 Syntax SIP správy – odpoveď

SIP URI adresujúca schéma:

• Oddeľovanie mien (neustále) a adries (dočasne) – základná podpora

mobility

• Dve úlohy odrážané v SIP – pomenovanie užívateľa typicky sip:

user@domain, kontaktná adresa užívateľa alebo skupiny, fyzicky obsahuje

host meno alebo IP adresu, port, transportný protokol, ...

• URI môžu schváliť dodatočné parametre

„´sip:´[user [´:´passwd]´@´] host [´:´port] params [´?´headers]

params::=(´;´name[´=´value])*

headers::=field´=´value?[´&´headers]

• URI môžu tiež identifikovať služby

Page 40: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

28

Obr. 5.5.2.4 Príklad adresovania SIP URI

5.2.3 Priamy hovor UA – UA

Na obrázku (obr. 5.5.2.5) je znázornený scenár zostavenia spojenia pomocou SIP

protokolu. V scenári žiada volajúci účastník s IP terminálom 1 o nadviazanie spojenia

s volaným účastníkom s IP terminálom 2. Predtým ako volajúci účastník s IP terminálom

1 môže vyslať žiadosť o nadviazanie spojenia, musí byť volaný účastník s IP terminálom

2 registrovaný v doméne.

Obr. 5.5.2.5 Aplikačný scenár 1 – priamy hovor

Page 41: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

29

Scenár nadviazania spojenia prostredníctvom SIP protokolu pozostáva

z nasledujúcich krokov:

• INVITE – žiadosť užívateľskému agentovi alebo serveru pre nadviazanie

komunikácie,

• 100 Trying – (skúšam to ďalej) oznamuje, že žiadosť bola prijatá serverom

a boli realizované kroky pre jej splnenie,

• 180 Ringing – (vyzváňanie) užívateľský agent prijal žiadosť INVITE teraz

sa snaží upozorniť volaného účastníka na prichádzajúci hovor,

• 200 OK – (žiadosť bola úspešne spracovaná) informácia prenesená

v odpovedi závisí od typu žiadosti, ktorá túto odpoveď vyvolala,

• ACK – žiadosť, ktorou užívateľský agent (volajúci) potvrdzuje, že prijal

odpoveď,

• Mediálne toky – je nadviazaná komunikácia a vlastný prenos

multimediálnych dát prebieha priamo medzi IP terminálmi oboch

účastníkov prostredníctvom protokolu RTP,

• Bye – žiadosť o ukončenie zostaveného spojenia,

• 200 OK - (žiadosť bola úspešne spracovaná) informácia prenesená

v odpovedi závisí od typu žiadosti, ktorá túto odpoveď vyvolala,

Obr. 5.5.2.6 Priamy hovor

Page 42: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

30

5.2.4 Presmerovaný hovor

Presmerovací server sa využíva v prípade, keď klient nepozná IP adresu cieľového

servera, respektíve volaného. Rovnako ako proxy server prijíma žiadosti o spojenie od

UA alebo proxy serverov, avšak nepreposiela ich ďalej v smere volaného, t.j. negeneruje

žiadosť o spojenie s volaným užívateľom, ale pomocou lokalizačnej služby siete zistí

a odovzdá spať volajúcemu informáciu, komu má žiadosť o spojenie poslať, aby sa

dostala k volanému.

Obr. 5.5.2.7 Aplikačný scenár 2 – presmerovaný hovor

Algoritmus činnosti presmerovacieho servera pri nadviazaní spojenia je možné

definovať nasledujúcimi bodmi:

• Žiadosť INVITE od volajúceho účastníka je prijatá presmerovacím

serverom,

• Presmerovací server smeruje uvedenú žiadosť do lokačného servera pre

získanie presnejšej informácie o umiestnení volaného účastníka,

• Lokačný server vracia do presmerovacieho servera správu obsahujúcu

informáciu o dočasnej zmene umiestnenia volaného účastníka vrátane jeho

novej adresy,

Page 43: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

31

• Presmerovací server posiela uvedenú správu volajúcemu účastníkovi (302

Moved Temporary – bežné presmerovanie presmerovaním serverom, je

možné špecifikovať dobu počas ktorej je adresa, na ktorú sa presmerovanie

uskutoční platná),

• Koncové zariadenie volajúceho posiela do presmerovacieho servera

potvrdenie príjmu správy obsahujúcej informáciu o dočasnej zmene

umiestnenia volaného účastníka,

• Volajúci účastník vysiela žiadosť INVITE volanému účastníkovi,

• Volaný účastník obdrží správu o prichádzajúcom volaní a prihlási toto

volanie,

• Okamžite po prihlásení volania vysiela koncové zariadenie volaného

účastníka do koncového zariadenia volajúceho účastníka stavovú správu

indikujúcu akceptáciu volania,

• Volajúci účastník vysiela k volanému účastníkovi správu potvrdzujúcu

konečnú odpoveď na predchádzajúcu žiadosť,

Obr. 5.5.2.8 Presmerovaný hovor

Page 44: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

32

5.2.5 Registrácia užívateľa

Prvým krokom pri registrácii klienta (koncového zariadenia) k príslušnému

serveru je zistiť, na akej adrese sa nachádza. Adresa servera môže byť u klienta

konfigurovaná staticky alebo prostredníctvom záznamu získaná dynamicky. Potom si

klient prostredníctvom metódy REGISTER (žiadosť o registráciu UA v registračnom

serveri) zaregistruje URI, ktoré spravuje.

Vo výpise je v hlavičke uvedené:

• Komu : adresa užívateľa, ktorá ma byť zaregistrovaná

• Od : adresa užívateľa, ktorý posiela žiadosť o registráciu

Výpis z analyzátore dokumentuje uvedený postup s tým, že klient má v tomto

prípade na starosti 2 URI, preto i správa REGISTER je na registračný server posielaná

trikrát. Registračný server po príjme požiadavky realizuje aktualizáciu v databáze

lokalizačnej služby (lokalizačný server), ktorej obsah potom využívajú ostatné servery

(proxy, presmerovací).

Uvedený mechanizmus umožňuje, aby užívateľ bol v priebehu dňa registrovaný

z rôznych lokalít. Takisto je možné v rámci jednej registrácie uviesť viac „kontakt“

položiek, každú vybavenú určitými atribútmi špecifikujúcimi typ zariadenia. Volajúci má

potom možnosť špecifikovať, že volaného má záujem kontaktovať len na určitých typoch

zariadení (napríklad čokoľvek okrem mobilu a hlasovej schránky).

Obr. 5.5.2.9 Registrácia užívateľa

Page 45: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

33

5.2.6 Umiestnenie užívateľa

Umožňuje identifikáciu užívateľa prostredníctvom logickej adresy, nezávisle od

fyzického umiestnenia užívateľa.

Obr. 4.4.10 Lokalizácia užívateľa

5.2.7 Hovor uskutočnený pomocou proxy:

Proxy server prijíma žiadosť o spojenie od UA alebo od iného proxy servera a po

obdržaní adresy/adries z lokačného servera ju odovzdá proxy serveru (pokiaľ volanú

stanicu nemá vo svojej správe) alebo priamo volanému UA, pokiaľ tento je v rámci ním

spravovanej domény a potvrdí spojenie volajúcemu klientovi.

Obr. 5.5.2.11 Aplikačný scenár 3 – proxy server

Page 46: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

34

Výmena signalizačných správ protokolu SIP na obrázku znázorňuje situáciu, kedy

volajúci i volaný sú registrovaní na rovnakom serveri v rámci spoločnej domény.

Algoritmus činnosti proxy servera pri nadviazaní spojenia:

• Žiadosť INVITE od volajúceho účastníka je prijatá proxy serverom,

• Proxy server vysiela žiadosť INVITE volanému účastníkovi,

• Volaný účastník obdrží informáciu o prichádzajúcom volaní a prihlási toto

volanie,

• Okamžite po prihlásení volania vysiela koncové zariadenie volaného účastníka do

proxy servera stavovú správu indikujúcu akceptáciu volania,

• Proxy server smeruje túto stavovú správu k volajúcemu účastníkovi,

• Volajúci účastník vysiela do proxy servera správu potvrdzujúcu konečnú odpoveď

na predchádzajúcu žiadosť,

• Táto správa je ďalej smerovaná k volanému účastníkovi,

• Výmena multimediálnych informácii,

• Vysielanie nasledujúcich požiadaviek,

Obr. 5.5.2.12 Hovor uskutočnený pomocou proxy

Page 47: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

35

SIP Proxy funkcionality: obyčajné verzus reprezentatívne:

• Obyčajné: dobre fungujúci a odstupňovaný smerovaný hovor.

• Reprezentatívny : poskytnutie služby, riadenie firewallu, ...

Niektoré úlohy pre Proxy:

• Odchádzajúci proxy: vykonať rozhodnutie o adrese a o smerovaní hovoru

pre koncové body, dopredu konfigurovaný pre koncové body (manuálne,

DHCP),

• Chrbticový proxy: funkcionalita smerovania hovoru,

• Prístupový proxy: užívateľské overovanie a autorizácia, účet; kryté sieťové

útroby (topológia, zariadenia, užívatelia, ...),

• Lokálny IP telefónny server (IP PBX),

• Tvorba služby vo všeobecnosti,

Tvorba služby v SIP:

• Body služby v SIP: koncové body, SIP servery (proxy, priame,

umiestňovacie servery, ...), SIP aplikačné servery, tesne na seba

nadväzujúci užívateľskí agenti,

• Služba môže byť lokalizovaná kdekoľvek:

Ø v sieti – riadená poskytovateľom služby,

Ø mimo siete – riadená treťostranovými poskytovateľmi,

Ø v „užívateľských“ priestoroch - riadená užívateľom,

Ø alebo akoukoľvek kombináciou z uvedených možností,

• môže byť kombinovaná flexibilným spôsobom,

• administratívne služby a užívateľské služby – ohnisko služieb založených

na serveroch,

SIP podpora pre mobilitu:

• osobná (individuálna) mobilita:

Ø SIP URI

Ø SIP registrácia a overenie

Ø SIP smerovanie hovoru

Page 48: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

36

Ø SIP smerovanie k službám

• Terminálová mobilita:

Ø IP konektivita (+roaming)

Ø Mobilná IP (ortogonálna k SIP)

Ø Dynamické presmerovanie SIP spojenia

Ø 3G linkový vrstvový roaming mechanizmus

• Mobilita služieb:

Ø Dynamické presmerovanie SIP spojenia

Ø 3G hand-off procedúry

5.2.8 3G Roaming registrácia

Roaming označuje schopnosť používateľa bezdrôtovej siete voľne sa pohybovať,

napríklad v rámci budovy, univerzity alebo veľkého komplexu, a mať zároveň neustále k

dispozícii neprerušené bezdrôtové pripojenie k bezdrôtovej lokálnej sieti (WLAN). Je to

umožnené vďaka veľkému počtu strategicky umiestnených prístupových bodov.

Používateľ sa pri pohybe mimo dosahu jedného prístupového bodu automaticky prepája k

ďalšiemu bodu.

Obr. 5.5.2.13 3G Roaming scenár – registrácia

Page 49: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

37

Popis výstavby riadenia spojenia:

• IP adresa + P – CSCF priradenie – účelom požiadavky je registrovať

užívateľské SIP URI S – CSCF v domácej sieti. Požiadavka je smerovaná

do P – CSCF pretože je to jediný SIP server, ktorý pozná UE. Kontaktné

pole obsahuje v nasledujúcej SIP požiadavke užívateľovu host adresu. P –

CSCF vykonáva dve funkcie – viazanie a posielanie.

• DNS hľadanie – P – CSCF určuje, že UE je zaregistrovaná z navštívenej

sieťovej domény a vykonáva DNS dotazy na lokalizovanie I – CSCF

domácej siete. Vyhľadávanie v DNS je založené na adrese špecifikovanej

v požiadavke URI. P – CSCF pošle požiadavku do REGISTRA – po

miestnom spracovaní – adrese indikovanej v požiadavke URI. Keď

REGISTER pošle požiadavku, P – CSCF potrebuje špecifický protokol,

číslo portu a IP adresu I – CSCF servera v domácej sieti, na ktorú pošle

REGISTER požiadavku. P – CSCF sa snaží nájsť túto informáciu pýtajúc

sa DNS.

• Požiadavka REGISTRA (P – CSCF →I – CSCF) – P – CSCF potrebuje byť

pri všetkých mobilne vytvorených a ukončených požiadavkách pre

užívateľa. P – CSCF zväzuje verejnú identitu užívateľa predtým ako sa

zaregistruje do kontaktnej hlavičky podporovanej užívateľom. I – CSCF

vytvára požiadavku pre informácie súvisejúcej s registráciou užívateľa

poslaním osobnej identity užívateľa, verejnej identity užívateľa

a navštívenej domény do HSS. HSS vracia S – CSCF požadované

možnosti a I – CSCF použije informáciu na výber vhodnej S – CSCF.

• Požiadavka REGISTRA (I – CSCF→S – CSCF) – tento signalizačný tok

posúva dopredu REGISTER požiadavku z I – CSCF do S – CSCF

výberom.

• Autentizačná procedúra : požiadavka REGISTRA príde bez integračnej

ochrany do P – CSCF, S – CSCF výzva by ju mala zmeniť. Preto

S – CSCF požaduje prinajmenšom jeden autentizačný vektor pre výzvu

užívateľovi. Keď nie je dostupná platná autentizačná výzva, potom

S – CSCF požiada prinajmenšom o jednu autentizačnú výzvu z HSS.

Page 50: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

38

• Pokus o neautorizovaný prístup(S – CSCF→I – CSCF) : autentizačná

výzva je poslaná 401 Unauthorized response k UE.

• Pokus o neautorizovaný prístup (I – CSCF→P – CSCF) : autentizačná

správa je poslaná 401 Unauthorized response k UE.

• Pokus o neautorizovaný prístup (P – CSCF→UE) : P – CSCF odstráni

všetky kľúče dostané v 401 Unauthorized response.

• Požiadavka REGISTRA (UE →P – CSCF) : DNS hľadanie je založené na

užívateľskom URI, P – CSCF určuje UE, je zaregistrované z navštívenej

siete a vykonáva DNS otázky na lokalizáciu I – CSCF v domácej sieti.

Vyhľadávanie v DNS je založené na doménovom mene špecifikovanom

v požiadavke URI. P – CSCF posiela REGISTER požiadavku – po

miestnom spracovaní – do adresy indikovanej požiadavke URI. Posielanie

REGISTER požiadavky potrebuje špecifický protokol, číslo portu a IP

adresu I – CSCF servera v domácej sieti, do ktorej REGISTER posiela

požiadavku. P – CSCF sa pokúša hľadať túto informáciu dopytujúc sa

DNS.

• Požiadavka REGISTRA (P – CSCF→I – CSCF).

• 200 OK (S – CSCF→I – CSCF) : žiadosť bola spracovaná.

• 200 OK (I – CSCF→P – CSCF) : žiadosť bola spracovaná.

• 200 OK (P – CSCF→UE) : žiadosť bola spracovaná.

Page 51: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

39

Obr. 5.5.2.14 SIP registrácia mobilného uzla

5.2.9 3G Roaming – jednoduchý hovor

Na obrázku je principiálne znázornený jednoduchý hovor dvoch účastníkov, ktorí

sú roaming.

P-CSCF

I-CSCF

S-CSCF

I-CSCF

I-CSCF

S-CSCF

I-CSCF

P-CSCF

1

2

3

4

Home AUžívateľ A

Home B

GPRS

GPRS

Obr. 4.4.15 3G roaming scenár – jednoduchý hovor

Page 52: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

40

Popis výstavby spojenia volajúcej strany:

• INVITE (UE→P - CSCF) : UE stanovuje kompletnú súpravu kodekov, ktoré sú

schopné podpory tejto relácie. Stavia SDP obsahujúce požiadavky pre pásmo

a jeho charakteristiky, a priradenie lokálnych čísel portu pre každý možný

mediálny tok. Viacnásobné mediálne toky môžu byť ponúkané, a pre každý media

toky môžu byť ponúknuté aj voľby viacnásobného kodeku.

• 100 Trying (P - CSCF→UE) : P – CSCF odpovedá na žiadosť INVITE

s dočasnou odpoveďou 100 Trying.

• INVITE (P - CSCF→S - CSCF) : požiadavka INVITE je posielaná do S – CSCF

• 100 Trying (S - CSCF→P - CSCF) : S – CSCF odpovedá na INVITE požiadavku

s dočasnou odpoveďou 100 Trying.

• Vyhodnotenie počiatočných kritérií filtra : S – CSCF potvrdzuje profil služby

tohto užívateľa a vyhodnocuje počiatočné kritéria filtra.

• INVITE (S - CSCF→S - CSCF) : S – CSCF skúma parametre média a odstraňuje

ľubovoľné typy požiadavky, na ktoré nie je užívateľ autorizovaný. S – CSCF

zasiela požiadavku INVITE špecifikovanú procedúrou S – CSCF do S – CSCF.

• 100 Trying (S - CSCF→S - CSCF) : S – CSCF prijíma 100 Trying dočasnú

odpoveď ako je špecifikované v S – CSCF do S – CSCF procedúrach.

• 183 Session Progress (správa o činnosti) : cieľové možnosti mediálnych tokov sú

vrátené po signalizačnom toku v 183 Session Progress dočasnej odpovede.

• PRACK (UE→P - CSCF) – dočasné potvrdenie : UE určuje, ktorý mediálny tok

by mal byť použitý pre túto reláciu a ktoré kodeky by mali byť použité pre každý

z týchto mediálnych tokov. Ak nastala hocijaká zmena v mediálnych tokoch,

alebo ak bola viac než len jedna voľba kodeku, SDP to ponúkne v PRACK správe

podanej ukončovaciemu UE.

• Zdrojová rezervácia : po určení finálnych mediálnych tokov, UE iniciuje

rezervačné procedúry potrebné pre média v tomto spojení.

• PRACK : PRACK je smerované do ukončovacieho UE.

• 200 OK : začínajúce UE prijíma 200 OK z ukončovacieho UE.

• UP DATE (dovoľuje klientovi aktualizovať parametre spojenia) : keď je

kompletná rezervácia zdroja, UE posiela požiadavku UP DATE do ukončovacieho

koncového bodu cez signalizačnú cestu ustanovenú v požiadavke INVITE.

Page 53: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

41

• 200 OK to UP DATE (žiadosť bola úspešne spracovaná) : ukončovací koncový

bod odpovedá s 200 OK na UP DATE.

Obr. 5.5.2.16 Jednoduchý hovor – volajúca strana

Popis výstavby spojenia volanej strany:

• 180 Ringing (vyzváňanie) : ukončovací bod môže voliteľne vykonávať varovanie,

že prichádza hovor. UA prijal žiadosť INVITE a teraz sa snaží upozorniť

volaného užívateľa na prichádzajúci hovor.

• PRACK to 180 Ringing : UE indikuje začínajúcemu užívateľovi, že „cieľ zvoní“.

To odpovedá 180 Ringing dočasnou odpoveďou s PRACK požiadavkou

• 200 OK to PRACK : cieľový koncový bod odpovedá na požiadavku PRACK s 200

OK finálnu odpoveď do požiadavky INVITE.

• ACK (žiadosť, ktorou UA potvrdzuje, že prijal odpoveď) : UE začína reláciu media

toku a odpovedá 200 OK s ACK požiadavkou poslanou do P – CSCF a ACK

požiadavka je smerovaná k ukončovaciemu koncovému bodu. Potom, ako je

spojenie ustanovené začínajúcim alebo ukončujúcim UE, môže pridať alebo

odobrať mediálne toky, pozvať iných účastníkov alebo kompletne ukončiť

spojenie.

Page 54: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

42

Obr. 5.5.2.17 Jednoduchý hovor – volaná strana

Niektoré ďalšie SIP signalizácie:

• Ukončenie hovoru iným koncovým bodom:

Ø Priamo;

Ø Jednoduché podanie ruky dvoma spôsobmi: BEY- 200

OK;

Ø Pridružené uvoľnenie GPRS zdrojov,

Ø Kontrola v S–CSCF/HSS: napríklad Call Detial Record

(CDR);

• Ukončenie hovoru sieťou: S-CSCF generuje SIP BYE požiadavka

volanému a volajúcemu UA,

• Terminál od registrovania užívateľom – jednoduché podanie ruky :

REGISTER – 200 OK,

• Terminál od registrovania sieťou – používa SIP NOTIFY mechanizmus na

informovanie UA,

Page 55: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

43

UA1 P-CSCF I S I CSCFs I S I P-CSCF UA2

Navštívená sieť 1

Domáca sieť 1 Domáca sieť 2

Navštívená sieť 2

LINK LINK

REGISTRÁCIA REGISTRÁCIA

SIGNALIZÁCIA HOVORU

NNI NNI NNIUNI UNI

MEDIA

Obr. 5.5.2.18 Signalizácia a media toky v 3G

Obr. 5.5.2.19 Použitie signalizačnej kompresie pre SIP

Page 56: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

44

UA1 P-CSCF I S I CSCFs I S I P-CSCF UA2

LINK LINK

REGISTRÁCIA REGISTRÁCIA

SIGNALIZÁCIA HOVORU

NNI NNI NNIUNI UNI

„ODDELENIE“ SIP HOVOROVŽIADNA KONCOVÁ SÉMATIKA

Navštívená sieť 1 Domáca sieť 1 Navštívená sieť 2Domáca sieť 2 Obr. 5.5.2.20 Separované SIP hovory

Page 57: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

45

6. Riadenie doplnkových služieb

Základná IMS infraštruktúra umožňuje mobilné IP komunikačné služby vďaka

svojej schopnosti nájsť iných užívateľov v sieti a potom s nimi vytvoriť spojenie.

Kľúčové komponenty umožňujúce mobilitu riadenia sú CSCF a HSS. HSS má uložené

všetky kľúčové dáta telefónneho účastníka a umožňuje užívateľom komunikovať s inými

koncovými bodmi. CSCF je v podstate proxy, ktorý pomáha v nastavení (usporiadaní)

a riadení spojení, smeruje správy medzi sieťami IMS. [1]

Mobilný priemysel je vo fáze, kedy prechádza z tradičnej hlasovej služby

a posielania krátkych správ k rozmanitým novým a existujúcim multimediálnym službám

a aplikáciám. Telefonovanie a posielanie správ bude doplnené ďalšou generáciou

osobných aplikácií, vytvorením jednoduchšieho spoločného využívania. Tiež prináša

schopnosť kombinovať existujúce služby.

IP Multimediálny Subsystém bude takisto aktivovať nové služby medzi

mobilnými a fixnými zariadeniami. Možnosti IMS služby sa budú objavovať v dvoch

formách. Komunikačné komponenty ako Push to Talk sa očakávajú ako časť

terminálových schopností pre masový trh.

Služby budú jednoduché, transparentné a lacno integrovateľné do MNO siete

použitím všeobecných aktivátorov, tak ako tarifikovacie systémy, teda výrazne redukuje

otázky integrácie. Používanie otvorených štandardov podporuje súčinnosť a komunikáciu

prepojených systémov. Toto uľahčí osvojenie služieb v užívateľskej spoločnosti. [5]

Obr. 6.1 Signalizačné toky cez P - CSCF

Page 58: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

46

So zavedením IMS architektúry môžu byť mnohé funkcie znovu použité pre

rýchlu tvorbu služieb a ich dodanie. IMS služby sú umiestnené v aplikačnej vrstve.

IMS berie koncept z vrstvovej architektúry definovaním horizontálnej

architektúry, kde je aktivovaná služba a základné funkcie môžu byť znova použité pre

viacnásobné aplikácie. Horizontálna architektúra špecifikuje aj súčinnosť a roaming

a poskytuje nosné riadenie, tarifikovanie a bezpečnosť.[2] IMS zabezpečuje množstvo

základných funkcií, ktoré sú všeobecne použité v jeho štruktúre a môžu byť znova

použité virtuálne všetky služby v sieti. Ďalšia výhoda je, že požadované riadenie

spôsobilosti je viac všeobecné a môže byť väčšmi pokryté poznatkami špecifickej služby.

Služ

ba 1

Služ

ba 2

Služ

ba 3

Obr. 5.2 Vertikálna/horizontálna architektúra služieb

6.1 Aktivácia

IMS umožňuje tvorbu a doručovanie multimediálnych služieb založených na

všeobecnej aktivácii. Kľúčové elementy v IMS sú tzv. „aktivácie služieb“. Predstavujú

základné a znova použiteľné stavebné bloky pre tvorbu služieb. Aktivácie služieb sú

vyvinuté pre úspešné aplikácie a môžu sa stať globálne aktivovateľnými tak, že sú

automaticky včlenené do nových aplikácií a serverov.[5]

Aktivácia služby umožňuje súboru užívateľov byť informovaní o dostupnosti,

respektíve spôsobe komunikácie s inou užívateľskou skupinou.

Page 59: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

47

6.2 Služby

V dnešných operátorských sieťach je množstvo služieb a je podstatné, že služby

založené na IMS zabraňujú ich vzájomnému miešaniu sa, podporujú nové služby.[2]

Obr. 6.2.1 Rysy SIP a model tvorby služby

Služby nie sú špecifické typom prístupu alebo terminálom. S obrázkami, video

telefonovaním a kombinačnými multimediálnymi službami budú môcť užívatelia striedať

komunikačné módy použitím akejkoľvek kombinácie komunikačného média.

IMS služby sú hlavne zamerané na adresovanie a pre masový trh

s telekomunikačným stupňom kvality služby. Navyše, zaobstaranie pre milióny

užívateľov IMS potrebuje poskytovať podporu pre komplexný mix služieb, t.j. rozdielne

balíky služieb, ktoré vyhovujú špecifickým požiadavkám zákazníkov. [5]

Page 60: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

48

6.2.1 Skupinový zoznam riadenia:

Aktivácia tejto služby umožňuje užívateľom tvoriť a riadiť služby v skupine

založenej na používaní akejkoľvek služby umiestnenej v sieti. Príklad aplikácii pre

skupinové riadenie:

• Osobný zoznam kamarátov.

• Verejné / súkromné skupiny.

• Riadiaci prístupový zoznam.

• Verejné alebo súkromné chatujúce zoznamy.

• Aplikácie, kde je požadovaný zoznam verejných identít.

6.2.2 Doručenie služby

IMS poskytuje oveľa viac zákaznícky orientovaných spôsobov pre doručenie

osobných služieb, než tradičné siete. Smerovanie na servery je tiež službovo špecifické

a často zákonom chránené. S IMS užívatelia prispejú k osobným službám cez dynamické,

skupinové, užívateľsky sústredené, službovo nezávislé a štandardizované prístupové body

CSCF. CSCF je dynamicky pridelené užívateľovi pri nalogovaní alebo keď je získaná

požiadavka adresovaná užívateľovi. Smerovanie na servery je službovo nezávislé

a štandardizované. Službová architektúra je sústredená na užívateľa a dostatočne

rozšíriteľná.

6.2.3 Služba súčinnosti

IMS umožňuje znova použitie spojenia medzi operátormi. V IMS je zavedené

rozhranie sieť – sieť medzi operátormi a všeobecná IMS operátorská službová dohoda,

smerovanie, SNAP a bezpečnosť sú všetky znova použiteľné.

Page 61: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

49

Operátor 3

Operátor 1 Operátor 2 IMS operátor 1

IMSoperátor 2

IMS operátor 3

Služba 1 Služba 1 Služba 1 Služba 1

Služba 1 Služba 1

Služba 2 Služba 2 Služba 2 Služba 2

Služba 2 Služba 2

Vzájomné prepojenie spojenia a kontraktov zdvojnásobené pre každú službu

Vzájomné prepojenie spojení a kontraktov znovu využitie pre každú službu

Obr. 6.2.2 IMS umožňuje pohyb z vertikálnych implementácii služieb do horizontálnej

vrstvovej architektúry so všeobecnými parametrami

6.2.4 Push to Talk over Cellular (PoC)

PoC predstavuje jednoduchú komunikačnú službu v bunkovej sieti. PoC riešenie

je založené na polo duplexnej technológii. Vďaka GPRS/EDGE technológiám využíva

bunkový prístup a zdroje rádiovej siete veľmi efektívne. Sieťové zdroje sú preto použité

iba na jednu cestu pre trvanie hlasového zrýchlenia namiesto dvoch pre celé hovorové

spojenie.

6.2.5 Spoločné využívanie videa v reálnom čase

Je to peer – peer multimediálny tok služby s paketovým prepínaním alebo ako

kombinačná služba kombinujúca schopnosti obvodového prepínania a IMS paketového

prepínania domén. V oboch scenároch – kombinačnom aj plne paketovom prepínaní je

médium dodané takmer v reálnom čase s iba okrajovým oneskorením.

Page 62: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

50

6.2.6 Spoločne využívané súbory

Obsah spoločného využívania súborov umožňuje užívateľom spoločné využívanie

súborov medzi terminálmi. Typický príklad spoločného využívania obsahuje spoločné

využívanie obrázkov, dokumentov, poznámok, kontaktov, kalendárnych informácií,

dokonca súbežne počas spojenia hlasového hovoru.

6.2.7 Služby okamžitého posielania správ

Je to komunikačná služba, ktorá umožňuje koncovým užívateľom okamžite

posielať a prijímať správy. Správy môžu obsahovať rôzne MIME typy médií s obsahom

ako text, obrázok, audio alebo video klipy, aplikácie dát alebo kombinácie všetkého.

Správa je poslaná cez paketovú dátovú sieť do IMS, ktorý vyhľadá ukončenie IP klienta

a smeruje správu k príjemcovi.

Služba rýchleho posielania správ môže ponúknuť funkciu prepínania správ (S&F),

keď nemôže byť správa doručená prijímateľovi priamou cestou. Bude uložená v S&F

elemente v IMS, ktorý odošle správu prijímateľovi, keď bude dostupný.

6.2.8 Hlasové správy

Sú formou okamžitého posielania správ, kde obsah správy je audio súbor.

Využívaním aplikácie v termináli môžu užívatelia zaznamenať správu okamžite alebo

využiť existujúce audio súbory uložené v terminálových priečinkoch. Hlasové správy

môžu byť poslané jednému alebo viacerým prijímateľom.

Je veľa rozdielnych potencionálnych ciest na využívanie hlasových správ, ale

všetky sú založené na určených všeobecných faktoroch:

• Automatické správanie: koncový užívatelia majú impulzívnu potrebu

poslať správu jednému alebo viacerým účastníkom.

• Rýchle a jednoduché správy: hlasové správy sú v podstate rýchlejším

a jednoduchším spôsobom posielania správ oproti písaniu krátkych správ

s telefónnou klávesnicou.

• Individuálna skúsenosť: hlas je prirodzenejší a osobnejší spôsob

komunikácie ako písaný text.

Page 63: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

51

6.2.9 Hlasové telefonovanie a video telefonovanie

V mobilných sieťach užívatelia vidia video telefonovanie ako kritickú službu.

Hlasové alebo video telefonovanie nám umožňuje SIP. Požiadavky na šírku pásma sú

budené kódovanými schémami v termináloch a požiadavky na kvalitu videa sú kladené

užívateľmi. S podobnými kódovanými schémami video telefonovania s paketovým

prepínaním na podobné požiadavky na šírku pásma ako video telefonovanie s obvodovým

prepínaním. Avšak paketové prepínanie poskytuje väčšiu slobodu pri nastavení šírky

pásma a v požiadavkách na kvalitu videa.

Obr. 6.2.3 Tvorba služby B2BUA – konferencia

6.2.10 Videokonferencia

Služba IMS videokonferencie rozširuje video hovor bod – bod na video hovor bod – viac

bodov. Video telefónne spojenia sú vytvárané ako bod – bod z terminálov do

konferenčných mostov. Má účastníkov používajúcich obe aj mobilné aj pevné zariadenia.

IMS odblokováva túto konvergenciu podporovanú službami nezávislými na prístupe.

Page 64: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

52

7. Porovnanie mechanizmov riadenia výstavby spojenia v IMS v porovnaní

s klasickou sieťou

Výstavba spojenia v systéme IMS prebieha prakticky rovnakým spôsobom ako

v klasickej telefónnej sieti, iba s malými rozdielnosťami. Uvediem dva príklady výstavby

spojenia v systéme IMS a v klasickej telefónnej sieti, a to úlohu proxy servera

a presmerovacieho servera pri nadviazaní spojenia. Obe sú už vyššie popísané pri

výstavbe spojenia v systéme IMS. Teraz ich popíšem z hľadiska klasickej telefónnej siete

a uvediem rozdiel vo výstavbe v systéme IMS a v klasickej telefónnej sieti.

Úloha proxy servera pri nadviazaní spojenia:

Proxy server pracuje na jednej strane ako server (prijíma žiadosti) a na druhej

strane ako klient (eventuálne vysiela žiadosti). Proxy server môže prenášať žiadosť bez

akejkoľvek zmeny k finálnemu cieľu, alebo môže zmeniť určité parametre pred

odovzdaním žiadosti do ďalšieho komunikačného prvku. [6]

Obr. 7.1 Príklad činnosti SIP servera pracujúceho v proxy móde pri nadviazaní spojenia

Algoritmus činnosti proxy servera pri nadviazaní spojenia:

(1) Žiadosť INVITE od volajúceho účastníka je prijatá proxy serverom

(2) Proxy server smeruje uvedenú žiadosť do lokalizačného servera pre

získanie presnejšej informácie o umiestnení volaného účastníka

(3) Lokalizačný server vracia do proxy servera adresu volaného účastníka

(4) Proxy server vysiela žiadosť INVITE volanému účastníkovi

Page 65: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

53

(5) Volaný účastník obdrží informáciu o prichádzajúcom volaní a prihlási toto

volanie

(6) Okamžite po prihlásení volania vysiela koncové zariadenie volaného

účastníka do proxy servera stavovú správu indikujúcu akceptáciu volania

(7) Proxy server smeruje túto stavovú správu k volajúcemu účastníkovi

(8) Volajúci účastník vysiela do proxy servera správu potvrdzujúcu konečnú

odpoveď na predchádzajúcu žiadosť

(9) Táto správa je ďalej smerovaná proxy serverom k volanému účastníkovi

Konverzácia

Užívateľ [email protected]

Užívateľ [email protected]

SIP [email protected]

(Proxy server)

(1) INVITE

[email protected](2) kde je klient B?

(3) [email protected]

(5) INVITE [email protected]

(6) 200 OK

(9) ACK

(4) Dočasná odpoveď

(7) 200 OK

(8) ACK

Lokalizačný server

Obr. 7.2 SIP signalizácia pri nadviazaní spojenia prostredníctvom proxy servera

Page 66: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

54

Úloha presmerovacieho servera pri nadviazaní spojenia:

Presmerovací server odpovedá na žiadosť INVITE správami 3xx (respektíve

odmieta danú žiadosť s indikáciou chyby klienta 4xx alebo indikáciou chyby na strane

servera 5xx).

Obr. 7.3 Činnosť presmerovacieho servera pri nadviazaní spojenia

Algoritmus činnosti presmerovacieho servera pri nadviazaní spojenia:

(1) žiadosť INVITE od volajúceho účastníka je prijatá presmerovacím

serverom

(2) presmerovací server smeruje uvedenú žiadosť do lokalizačného servera pre

získanie presnejšej informácie o umiestnení volaného účastníka

(3) lokalizačný server vracia do presmerovacieho servera správu obsahujúcu

informáciu o dočasnej zmene umiestnenia volaného účastníka vrátane jeho

novej adresy

(4) presmerovací server posiela uvedenú správu volajúcemu účastníkovi

(5) koncové zariadene volajúceho posiela do presmerovacieho servera

potvrdenie príjmu správy obsahujúcej informáciu o dočasnej zmene

umiestnenia volaného účastníka

(6) volajúci účastník vysiela žiadosť INVITE volanému účastníkovi

(7) volaný účastník obdrží informáciu o prichádzajúcom volaní a prihlási toto

volanie

Page 67: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

55

(8) okamžite po prihlásení volania vysiela koncové zariadenie volaného

účastníka do koncového zariadenia volajúceho účastníka stavovú správu

indikujúcu akceptáciu volania

(9) volajúci účastník vysiela k volanému účastníkovi správu potvrdzujúcu

konečnú odpoveď a predchádzajúcu žiadosť

Obr. 7.4 SIP signalizácia pri nadviazaní spojenia s využitím presmerovacieho servera

Rozdiel : pri oboch výstavbách nadviazania spojenia s volaným účastníkom v klasickej

telefónnej sieti a v systéme IMS je ten, že v systéme IMS nie je potrebný lokalizačný

server na vyhľadanie volaného účastníka.

Page 68: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

56

7.1 Zavádzanie systému IMS:

Tvorba služieb v dnešných MNOs sieťach môže byť dlhým a drahým procesom.

Vzájomné pôsobenie sietí začalo tradične telefónnym hovorom. Počas konverzácie je

možné obohatiť telefónny hovor o video. Toto je služba, ktorá je založená na

existujúcom režime. Užívateľ IMS môže byť v pohybe, ale aktuálne je stále v rámci

operátorskej siete. To neovplyvňuje konverzáciu – stále má prístup do tých istých služieb,

bez ohľadu na to, kde je. Užívateľ napríklad môže stále využívať svoj zoznam kontaktov

a pozvať ich pred deklarovanú pracovnú skupinu na prepnutie hlasovej konferencie. Toto

si vyžaduje služby súčinnosti podporovanú IMS.

7.2 Výhody IMS pre koncového užívateľa:

Koncovým užívateľom budú ponúkané širšie rozmanitosti nových služieb.

Niektoré z týchto výhod budú obsahovať:[7]

• Bohato integrované médiá: koncoví užívatelia by mali byť schopní využívať viac,

než len jeden typ média (napríklad : text, audio alebo video v jednoduchom

hovore). Dodatočne môžu jednoducho konvertovať medzi one – to – one reláciou

a one – to – many reláciou a späť do one – to – one relácie bez ukončenia

a obnovenia spojenia. Nakoniec by mali byť schopní využívať súčasne viac než

jednu službu a otvorenia viac než len jedného spojenia využitím zariadenia v IMS

infraštruktúre.

• Jednoduchá verejná identita: užívateľ musí používať len jednu externú identitu

pre všetky ponúkané služby operátorov.

• Osobné komunikácie: koncový užívateľ bude schopný signalizovať sieti, ktoré

médium preferuje, podľa toho komu volá a podobne.

• Roaming: IMS architektúra adresuje roaming otázky, tak umožňuje koncovým

užívateľom prechádzať cez MNOs a byť schopnými využívať všetky IMS služby,

ako keď sú vo svojej domácej sieti.

• IP služby: koncoví užívatelia budú mať možnosť si vybrať z množstva služieb

zahrňujúcich nie – reálny čas, blízko reálnemu času a reálny čas – typ služby.

• Mobilná – fixná komunikácia prepojených systémov: koncoví užívatelia sú

schopní transparentne komunikovať s ostatnými užívateľmi bez ohľadu na to, či

Page 69: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

57

sú v IMS alebo CS sieti a používajú tradičné telekom CS a IMS služby. IMS tiež

umožňuje súčinnosť medzi komunikujúcimi zariadeniami (mobilné telefóny,

PDA, ...).

7.3 Operátorské výhody:

• „Time – to - Market“: štandardizácia oboch komunikačných protokolov medzi

rozdielnymi elementmi a tiež rozhraniami a funkciami poskytovaná všeobecnými

službami vzájomne redukujúcimi „Time – to - Market“ pre archív nových IMS

služieb a poskytovanie MNOs slobody na experimentovanie s rozdielnymi

službami. Aplikačným vývojovým pracovníkom už nebude dlhšie prekážať

viacnásobná integrácia a rozmiestnenie výkonu. Môžu efektívnejšie integrovať

svoje služby do MNOs siete a okamžite ich uviesť do prevádzky pre koncových

užívateľov.

• Nižšie ceny: IMS architektúra sa skladá za súboru jadrových elementov, napríklad

CSCF a HSS, ktoré umožňujú vývoj a komunikáciu medzi koncovými užívateľmi

a službami, a medzi službami navzájom. Okrem toho popisuje všeobecné služby ,

napríklad súvisiace s tarifikovaním, ktoré môžu byť používané rovnomerne

(jednotne) všetkými aplikáciami požadujúcimi špecifickú funkciu poskytovanú

službou. Štandardizovaná prirodzená kombinácia s jadrovou funkcionalitou IMS

entít umožňuje znovu použiteľnú službovú platformu. Vo veľa prípadoch môžu

byť nové služby tvorené v Sip aplikačnom serveri. Toto významne redukuje

komplexnosť systémov CAPEX a OPEX, špeciálne v komplexnosti služieb

prostrediu, kde už bolo veľké množstvo služieb vyvinutých. Operátori potrebujú

len jednu infraštruktúru na podporu všetkých typov multimediálnych služieb.

• Najlepší z typov: IMS otvorené rozhrania a štandardné protokoly poskytujú

operátorom ďalšiu výhodu – dáva im flexibilitu vo výbere najlepšieho typu

komponentov.

• Riadenie reťazca hodnôt: používaním existujúcich technológií je ťažké otvoriť

MNOs treťostranovým vývojovým pracovníkom počas údržby niektorých stupňov

riadenia. IMS bol navrhnutý na sústredenie sa na operátorov a umožnenie MNOs

otvoriť svoje siete. Operátori nebudú iba riadiť prístup do siete, ale tiež budú

riadiť multimediálne relácie, poskytovať aplikácie a služby, tarifikovanie

Page 70: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

58

a kapacitu, počas stálej možnosti výberu poverenia vývoja nových aplikácií tretích

strán.

• Integrovateľné služby schopné spolupracovať: IMS infraštruktúra ponúka

otvorené a štandardizované rozhrania treťostranovým aplikačným vývojovým

pracovníkom pre tvorbu nových sofistikovaných a atraktívnych zviazaných

multimediálnych služieb. Služby budú jednoduché, transparentné a lacno

integrovateľné v sieti MNOs využitím všeobecných aktivátorov, ako tarifikovací

systém tak významne redukujúci integračné otázky. Používanie otvorených

štandardov podporuje súčinnosť a komunikáciu prepojených systémov medzi

MNOs sieťami. To uľahčí prijatie služieb užívateľskej komunite.

Page 71: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

59

Záver

Táto diplomová práca sa zaoberala novou infraštruktúrou IMS (IP Multimediálny

Subsystém), ktorá už zavádzajú do praxe výrobcovia mobilných telefónov ako napríklad

Ericsson, Motorola, Nokia. V úvode mojej práce som sa venovala popisu systému IMS,

analýze architektúry a funkčných blokov. Ďalej som detailnejšie rozobrala rozhrania

a vlastnosti protokolov používaných v IMS. Následne som analyzovala a popísala

riadenie výstavby spojenia v IMS a doplnkové služby. V závere diplomovej práce som sa

venovala rozdielom v riadení výstavby spojenia v sieti IMS a klasickej sieti s popisom

výhod nového systému.

Page 72: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

60

Zoznam použitej literatúry

[1] http://www.3gamericas.org/pdfs/ims_july2004.pdf (3G Americas : IP Multimedia

Subsystem Overview and Applications, 2004)

[2] http://www.ikr.uni-stuttgart.de/Content/itg/fg524/Meetings/2002-11-11-

Bremen/2002-itg-sip-3g.pdf (SIP and Mobility : IP Multimedia Subsystem in 3g

Release 5, 2002)

[3] http://www.sipcenter.com/sip.nsf/html/WEBB5YP4SU/$FILE/Data_Connection-

SBCinIMS.pdf (Session Border Control in IMS, An Analysis of the requirements

for Session Border Control in IMS Network, 2005)

[4] http://www.claritycsi.com/docs/thought_leadership/IMS_101.pdf (David J. Stelte:

IP Multimedia Subsystem, 2006)

[5] http://www.techabulary.com/i/ims_ip_multimedia_subsystem.pdf

(IMS – IP Multimedia Subsytem, The Value of using the IMS architecture, White

Paper, Ericsson, 2004)

[6] Perényi J. : SIP – otvorené dvere pre IP telefóniu

[7] Karabinoš T. : SIP and impacts to operator infrastructures and service platforms,

effectivity of the future SIP based applications – benchmark and trends, summary

of possible usable solutions and standards, DP (EF, KT), 2006

[8] www.wikipedia.org

Page 73: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

Čestné vyhlásenie

Vyhlasujem, že som zadanú diplomovú prácu vypracovala samostatne, pod

odborným vedením vedúceho diplomovej práce doc. Ing. Martinom Vaculíkom, PhD

a používala som len literatúru uvedenú v práci.

Súhlasím so zapožičiavaním diplomovej práce

V Žiline dňa.............................. podpis diplomanta:.................................

Page 74: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

Poďakovanie

Touto cestou sa chcem poďakovať všetkým, ktorí sa akýmkoľvek spôsobom

podieľali na realizácii mojej diplomovej práce. Špeciálne by som sa chcela poďakovať

doc. Ing. Martinovi Vaculíkovi, Phd za pomoc a cenné rady pri riešení diplomovej práce.

Autor

Page 75: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

ŽILINSKÁ UNIVERZITA V ŽILINE Elektrotechnická fakulta

Katedra Telekomunikácií

Spojovacie procesy v IP Multimediálnom Subsystéme Prílohová časť

MICHALA BELÁKOVÁ

2007

Page 76: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

I

Zoznam príloh

Príloha č. 1 – Včerajšie siete........................................................................................... II

Príloha č. 2 – Dnešné siete.............................................................................................III

Príloha č. 3 – Zajtrajšie siete..........................................................................................IV

Príloha č. 4 – IMS komponenty ......................................................................................V

Príloha č. 5 – IETF konferenčný model .........................................................................VI

Príloha č. 6 – Lokálna SIP architektúra........................................................................ VII

Príloha č. 7 – Štandardy v IMS...................................................................................VIII

Page 77: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

II

Príloha.1 - Včerajšie siete

Page 78: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

III

Príloha. 2 – Dnešné siete

Page 79: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

IV

Príloha. 3 - Zajtrajšie siete

Page 80: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

V

Príloha. 4 – IMS komponenty – zjednodušená schéma

Page 81: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

VI

Príloha. 5 - IETF konferenčný model

Page 82: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

VII

Príloha. 6 - Lokálna SIP architektúra

Page 83: Belakova - Spojovacie Procesy v IMS

Žilinská univerzita v Žiline, Elektrotechnická fakulta, katedra Telekomunikácií

VIII

Príloha. 7 - Štandardy v IMS