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Introduction à la ToIP PowerPoint PPT Presentation


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Introduction à la ToIP. Gerald Vannier – fevrier 2009 – Master Pro RADI. Telephony over IP Les protocoles Modèles classiques de vente La (r)évolution du mobile IMS . VoIP vs ToIP. VoIP = Voice over IP Le Transport de la voix (ou de la Video) sur un réseau IP ToIP = Telephony over IP

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Introduction à la ToIP

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Presentation Transcript


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Introduction à la ToIP

Gerald Vannier – fevrier 2009 – Master Pro RADI


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Telephony over IP

Les protocoles

Modèles classiques de vente

La (r)évolution du mobile

IMS


Voip vs toip l.jpg

VoIP vs ToIP

VoIP = Voice over IP

Le Transport de la voix (ou de la Video) sur un réseau IP

ToIP = Telephony over IP

Le service « Téléphonie » sur un réseau IP

Le transport de la voix, oui, mais aussi de quoi faire du PBX (Private <Automatic> Branch Exchange, commutation téléphonique privée) dans le réseau

Objectif: router un appel: f(A, B) = (A’, B’, IPB’)

Avoir une ligne dès que l’on a un accès IP

Convergence possible entre les services informatiques et téléphoniques (CTI par exemple, Couplage Téléphonie Informatique)

Un seul même réseau à manager

Economie de coûts


Status de la toip traditionnelle l.jpg

Status de la ToIP traditionnelle

La ToIP est maintenant un service de base

Lorsque proposé avec peu de services, c’est équivalent à de la VoIP peer-to-peer 

Mais le modèle centralisé permet plus

Permet de facturer les services associés

Accès aux réseaux PSTN à tarif préférentiel (least cost routing au plus proche de la destination en IP)

CRBT (Colored Ringback Tone)

Triple Play (Accès, Téléphonie, TV)

Permet de gérer au mieux la Qos

L'enjeu du marché n'est plus dans les offres résidentielles, mais dans les offres dédiées aux entreprises (enjeu actuel) et dans celles qui visent à une integration globale des services (notamment les intéractions avec les services pour mobiles)


Stabilit et scalabilit l.jpg

Stabilité et scalabilité

Les opérateurs attendent la même robustesse d’un système ToIP que d’un système traditionnel :

disponibilité de 99,999% (1 appel perdu sur 100 000 appels max)

tous les sytèmes sont redondés et hot-swappables, avec systèmes de détections de pannes

il doit être possible d’assurer la (forte) croissance de la demande en nombre d’appels simultanés et en calls/s (caps) (scalabilité)

En VoIP, on ne parle plus de BHCA (Busy Hour Calls Attempts)


Toip technique d corr lation signal media 1 3 l.jpg

ToIP technique : décorrélation Signal/Media (1/3)

Il faut bien comprendre la séparation entre tout ce qui concerne l'établissement, le relâchement d'appel d’un côté et le flux media (video, sons, données) de l’autre.

La signalisation va mettre 2 entités en contact, participer à la négociation des media (est-ce de la video? du son? quel format? etc...). 

Une fois les entités en contact, la negociation de format effectuée, le media est diffusé.

Dans tous les cas, l’établissement est en 3 phases

Ouverture de session

H.225[+RAS], SIP, MGCP

Routage d’appel

Négociation des codecs et des flux (canaux)

H.245, SDP

Vérification des droits des codecs, QoS, RACS

Echanges des flux RTP (audio/video/data)

RTP/RTCP

Media Proxy (pour passer les NAT par exemple)


Toip technique d corr lation signal media 2 3 l.jpg

ToIP technique : décorrélation Signal/Media (2/3)

3 grands protocoles pour la signalisation :

H.323/H.225 (ITU) : celui qui a rendu les choses possibles

SIP (Session Initiation Protocol) (IETF) :celui qui s’impose

MGCP (Media Gateway Control Protocol) (ITU et IETF): se remplacera (peut-être) volontiers par du H.248/MEGACO en IMS

Pour la négociation des canaux de transmissions temps réel (voix ou vidéo ou data)

H.323/H.245

SDP (session description protocol)

Transport temps réel pour les flux média, indépendant du protocole de signalisation, utilisé par tous les protocoles de signalisations, données encodées via des Coders:

RTP (Real Time Protocol) – udp

RTCP (Real Time Control Protocol) – udp


Toip technique d corr lation signal media 3 3 l.jpg

ToIP technique : décorrélation Signal/Media (3/3)

Signaling

Quality of Service

Media Transport

RSVP

(Resource Reservation Protocol)

Media coders (H.264, G.711a)

Application

H.323

SIP

H.248

RTCP

MGCP

RTP

Transport

TCP

UDP

IPv4, IPv6

Network


Toip technique les codec audio l.jpg

ToIP technique : les codec audio

Codec audio

G.711 : 64 kbits, 8Khz / 8 bits non compressé. Excellente qualité, supporté par tous les postes, pas de perte depuis le PSTN (l’ISDN l’utilise).

G.723 : ancien, compression, détection de silence, surtout pour compatibilité maintenant

G.729 : bonne compression, utilisé par la plupart des PABX

Les endpoints doivent supporter ces codecs, moins ils en supportent, moins ils sont chers. Les standards imposent des supports minimum (AMR faible qualité, G711)

Codec video

H.261, H.263, H.264 (utilisé en HD)

Codec données

T.120 : Data temps réel, utile pour les white boards ou les partages de documents

T.38 : Fax compressé en VoIP, alternative à l’utilisation du G.711 (« pass-through ») (on ne peut pas compresser en G.729 ou G.723 un signal fax analogique). Une négociation T.38 démarre en audio, puis on switche sur du T.38


Les contraintes temps r el l.jpg

Les contraintes temps réel

Le transport de la voix doit se faire en moins de 200ms pour un confort optimum : Numérisation/Compression/Transport/Décompression/RestitutionIl faut donc des postes et un réseau performantsDe la QoS peut se mettre en place à plusieurs niveaux

Priorisation de flux (VLAN tagging) : très bien pour de l’ethernet, donc du local. Permet de garder de la BP par rapport à la data locale d’une entreprise.

DiffServ (et plus généralement TOS – Type Of Service): header IP, mais doit être supporté de bout en bout. Utile localement ou sur un réseau IP parfaitement maitrisé.

MPLS (Multi Protocol Label Switching) (couche liaison sous IP)


Toip technique routage d appel l.jpg

ToIP technique : routage d'appel

Routage

A partir d’un appelant A et d’un numéro composé B, trouver:

L’adresse IP de la destination réelle (ce n’est peut-être pas B: renvoi, rejet, mauvais numéro)

Savoir comment présenter A à la destination (transformation des alias)

C’est le travail d’un communateur ou contrôleur d’appel

On utilise des numéros de téléphones dit « Alias E.164 » comme adresses ToIP

En IMS, des adresses « sip/public » sont introduites

Trois niveaux de transformation de ces alias:

Niveau « originating »: les numéros source et destination arrivant sur le routeur d’appel. La destination dépend du plan de numérotation de l’appelant.

Niveau « pivot »: numéros transformés uniques sur le système. Permet d’identifier l’appelant et l’appelé sans ambigüité et de localiser leurs services de class 5, et router vers la bonne destination.

Niveau « terminating »: les numéros source et destination au format de l’appelé. Permet une bonne présentation du numéro (le cas échéant) à un format recomposable par l’appelé pour joindre son appelant.

Network Announcement

La destination très souvent par défaut en cas d’erreur de routage

Faux numéro, numéro injoignable, numéro non alloué, appel rejeté par l’appelé, plus de crédit pour passer l’appel (prepaid), …

Gestion différenciée côté O (originating) ou T (terminating), réseau appelant ou appelé


Quelques services associ s la toip l.jpg

Quelques services associés à la ToIP

La ToIP reprend bien sûr les services téléphoniques classiques

Eventuellement quelques évolutions sur le côté pratique

Les services Voix sont extensibles à la Vidéo presque immédiatement (coût de la validation interopérabilité)

Services de classe 5 (différencié par appelant/appelé) : Ce sont des services assurés par le réseau, et non pas par les terminaux

CLIP/CLIR, CNIP/CNIR, COLP/CONP (affichage des numéros, des noms)

Règles de redirections (CF – Call Forwarding)

CFB (Busy), CFNR (Non Response), CFU (Unconditional), CFF (on Failure)

Renvoi des appels anonymes ou redirigés

Filtrage d’appels entrants, Filtrage d’appels sortants (contrôle parental)

Numéro rapides/abrégés

Voicemail (ou Vidéomail) dans le réseau, avec notifications email

Portails audio/vidéo/web de configuration des services de classe 5

Indications au décroché (en MGCP)

CRBT (Colored Ringback Tone)

Transfert d’appels, mise en garde, double appel

CCBS (Call Completion on Busy Subscriber)

Express messaging (laisser un message explicitement, sans faire sonner le poste appelant)

Pont de conférence personnel

Pour les entreprises :

Routage privé intra-entreprise (VPN VoIP)

Call pickup

Huntgroup

Filtrage patron secrétaire

Masquage évolué de numéro (présentation de n° de secrétariat par ex.)

Fonctionnel légal

LNP (Local Number Portability)

Lawful interception (Service d’écoute téléphonique/vidéo/fax)


Acronymes l.jpg

Acronymes

ITU

IETF


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Telephony over IP

Les protocoles

Modèles classiques de vente

La (r)évolution du mobile

IMS


Les protocoles h 323 l.jpg

Les protocoles : H.323

Protocole ITU qui en est à sa version 5

Il paraît qu’il est complexe

Il paraît qu’il est mort car SIP le remplace : c’est vrai maintenant

2006: Mais H.323 sait faire ce que SIP n’a jamais su faire: il assure l’interco avec le monde ISDN. De fait, H.323 est le protocole le plus utilisé en cœur de réseau.

2007: ok, SIP le remplace car promet une migration plus facile vers l’IMS et ses nombreuses extensions le rende aussi complexe.

2008 : les appels d’offres sont exclusivement SIP

Un set de protocoles sous-jacents

H.225: signalisation de contrôle d’appels. Utilise beaucoup de Q.931 (le niveau 3 ISDN). TCP/1720.

H.245: signalisation de contrôle des canaux. TCP/port variable.

RAS: contrôle d’appel et gestion des enregistrements sur des Gatekeeper. UDP/1719 et multicast 1718.

RTP/RTCP pour le flux temps réel.

H.450.x: services supplémentaires. Tunnelé en H.225.

H.235: framework de sécurité. Trop vague et complexe pour être exploité dans le monde réel.

Codé en ASN.1 PER

Très dans le style ITU, mais pas facile à programmer/encoder -> terminaux coûteux.

Mais aucune ambigüité de parsing des messages

Beaucoup de nuances d’implémentations font que:

H.323 n’est jamais implémenté en sa totalité

L’essentiel est d’assurer l’interco avec les équipements existants.


Les protocoles mgcp l.jpg

Les protocoles : MGCP

L’intelligence n’est pas dans le terminal, elle est dans le serveur!

Ce protocol RFC 3435 a été pensé pour :

Contrôler des Media Gateways

Typiquement des gateways de bordure

Mais Il existe également des terminaux MGCP

Simplifier l’aspect software (firmware) des terminaux

Minimalise les bugs côté terminal

Faciliter la gestion d’un nombre important de terminaux, simultanément

Faciliter le déploiement de nouvelles fonctionalités

Pas nécessaire de changer les terminaux (ni même updater le firmware)

Faciliter la programmation d’applications ou de services qui nécessitent la coordination de multiples terminaux, en centralisant tous les états de tous les terminaux

En tant que protocol à stimuli, être “l’assembleur de la VoIP”

Principe du protocol à stimuli

Le serveur est appelé call agent. C’est lui qui :

Demande à être notifié de tous les évènements du poste (décroché, touche enfoncée etc…)

Connait les états de tous les terminaux et appels qu’il gère

Envoie des commandes (ordres) pour

Les terminaux sont esclaves et n’ont pas connaissance de leur état. Ils notifient ou acquittent des messages du call agent.


Les protocoles mgcp17 l.jpg

Media stream

optional Signaling Entity

Call Agent

MGCP/UDP

MGCP/UDP

Les protocoles : MGCP

Gateway

RTP/UDP

Gateway

IP Network or ATM

Switched circuit network (or other technologies)


Les protocoles sip l.jpg

Les protocoles : SIP


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Telephony over IP

Les protocoles

Modèles classiques de vente

La (r)évolution du mobile

IMS


Les mod les classiques de vente pour la toip l.jpg

Les modèles classiques de vente pour la ToIP

L’offre résidentielle

Quelques noms : Wanadoo (Orange), Free, Fastweb

C’est le service de ToIP offert aux particuliers.

La part de marché de la ToIP continue de progesser mais dans une moindre mesure. Entre 2006 et 2007, nous avions une progression de +219%. Entre 2007 et 2008, nous sommes à +38% (perte des secteurs analogiques autour de -7%).

Voir http://www.arcep.fr/


Les mod les classiques de vente pour la toip21 l.jpg

Les modèles classiques de vente pour la ToIP

L’offre riche d’entreprise, ditecentrex

L’offre entreprise est plus complexe en terme de fonctionalités. Elle comprend des règles de routage avec numéro courts entre sites de l’entreprise, des fonctions de supervision de postes, de filtrage, d’ajout de contacts automatiques.

Pourquoi elle intéresse les entreprises

Plus de PBX, plus de postes propriétaires ni de coûts de maintenance importants

L’opérateur administre à distance chaque poste de l’entreprise

Modèle d’abonnement par ligne avec location d’un terminal IP

Pas de coût d’entrée ou de sortie

Pas d’immobilisation pour le client, pas de maintenance locale d’équipement

Les services évoluent avec le réseau

Les équipements réseaux sont partagés entre les différents clients

Packageable avec un accès data

Configuration locale des postes (déclaration des lignes, management des mapping de numéro, gestion des numéros internes) délégable à des administrateurs de site ou d’entreprise


Les mod les classiques de vente pour la toip22 l.jpg

Les modèles classiques de vente pour la ToIP

L’offred’entreprise trunking ou business trunking

L’opérateur démarche des entreprises qui ont des (IP-)PBX

se place alors en collecte des appels sortants

en les routant en IP sur son réseau, à moindre coût.

en assurant éventuellement le routage des appels entrants vers le site de l’entreprise

Quel interêt pour le client?

n’impose pas le moindre changement d’habitude pour le client

il garde ses PBX, ses terminaux propriétaires et ses services

il peut déléguer la gestion du PBX à l’opérateur

et quand il devra renouveller son PBX, on lui proposera du Centrex, plutôt

Cette stratégie est dite « BT Class 4 »

On ne fournit que des services de routage au client final

Les services class 5 sont gérés par son PBX


Les mod les classiques de vente pour la toip23 l.jpg

Les modèles classiques de vente pour la ToIP

L’offre transit

Il s’agit de routage pur et dur (Class 4 routing), d’interconnexions entre plusieurs réseaux d’opérateurs différents

Points principaux :

Redondances des liens

Translation de protocole de cœur SIP/H.323

Permet d’interconnecter des réseaux avec des choix techniques différents

Time-basedrouting

Least-costrouting

Au plus près de la destination ou au moins cher

ASR (AverageSeizure Ratio)

Routing préférentiel en fonction des sources et destinations (en particulier sur du transit « VPN »)

Gestion LNP

All Call Query : the platform interrogates an external LNP database that returns information to identify the serving network. Then the call is directly sent toward the resolved provider.

Query on Release : the call is first sent toward the donor network. The call is released with Q.850 cause 14. A query to an external LNP database is then performed to retrieve information to identify the serving network.

OnwardRouting (OR, France) the call is “forwarded” directly from the donor network to the serving network. The donor network always knows where the number was ported. This implies that the donor network always relay calls from the originating network to the serving network


Les mod les classiques de vente pour la toip24 l.jpg

Les modèles classiques de vente pour la ToIP

Nous voyons une forte demande d’interconnexion avec les réseaux mobiles. L’offre Centrex est adaptée en mobile centrex.

Cette offre consiste à fournir des services centrex (numéro courts, vpn inter-sites etc..) pour des ensembles de mobiles.

En schématisant, nous avons un site d’entreprise muni de mobile, nous avons la possibilité en utilisant un numéro du vpn de l’entreprise de joindre un collègue.


Les architectures classiques l.jpg

  • Les archi VoIP mettent en avant l’un des avantages de la techno

    • La signalisation passe par un endroit

      • Un seul point de centralisation pour tout le contrôle d’appel

      • Plus besoin de POP (Point Of Presence)

      • Typiquement avec une redondance géographique

    • L’audio/video passe par un autre chemin, minimisant la bande passante en cœur, voire empruntant des chemins non managés par l’opérateur (sécurisation du trafic intra-entreprise par exemple)

  • Cependant des POP sont nécessaires

    • Couche d’accès: plus on est proche du client final, moins on a de latence sur les services réseaux (Centrex)

    • Besoin de router le flux RTP pour traverser les NAT en interclients

    • La signalisation « cœur » reste déportée et centralisable

  • Les architectures sont à adapter aux services proposés

Les architectures classiques


Les architectures classiques 1 3 l.jpg

Core Network

Signalling

Core Protocol

Les architectures classiques 1/3

Access

Access Protocol

Media

B

A


Les architectures classiques 2 3 l.jpg

Core Network

Signalling

Core Protocol

Les architectures classiques 2/3

Access

Access Protocol

Media

with proxy

B

A


Les architectures classiques 3 3 l.jpg

Network B

PSTN, other VoIP

Network A

PSTN, other VoIP

Les architectures classiques 3/3

Edge GW,

SBC

Edge GW,

SBC

Media

Servers & services

IP-PBX

endpoints

Core network:

Signalling management

(CCS)

IP-PBX

Call Agent

Access GW,SBC

endpoints

PABX

MGCP

« endpoints »

AGK

endpoints

Registrar/Proxy

SIP

endpoints

H.323

endpoints


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Telephony over IP

Les protocoles

Modèles classiques de vente

La (r)évolution du mobile

IMS


La r volution du mobile l.jpg

La (r)évolution du mobile

Est-il besoin de présenter le mobile?

Il s'agit d'un téléphone sans fil, supportant le mouvement, y compris les déplacements à grande vitesse sur de grandes distances.

La technologie repose sur l'exploitation des ondes électromagnétique (comme radio, télévision,...) 

Réutilisation des fréquences ...


La r volution du mobile31 l.jpg

La (r)évolution du mobile

C’est un constat aisé, le marché du mobile a explosé depuis quelques années et reste sur une phase de progression.

En France :

http://www.arcep.fr/index.php?id=9939


La r volution du mobile32 l.jpg

La (r)évolution du mobile

Ce dont on rêve, la convergence totale, qu’on soit sur son PC personnel, professionel, son mobile, son telephone fixe:

avoir le même service

la même utilisation du service (adaptée à l’interface)

l’accès aux mêmes données

quelque soit notre localisation dans le monde

la même qualité de service (adapter la ressource en fonction du service)

Cela a l’avantage, en outre, de pousser vers une migration de réseau « circuit switched » vers « packet switched » (plus performants)


Slide33 l.jpg

Telephony over IP

Les protocoles

Modèles classiques de vente

La (r)évolution du mobile

IMS


Ip multimedia subsystem pourquoi 1 2 l.jpg

IP Multimedia Subsystem – Pourquoi? 1/2

En résumé, nous avons 2 grandes révolutions qui tendent à se rencontrer : internet et mobile

Et ceci est amorcé, certes avec la 3G et l’accès IP (email, video, internet, instant messaging).

Alors? Pourquoi l’IMS, si on a déjà cette convergence?

parce que sans QoS, nous n’avons pas de guarantie de qualité de service. Ceci peut être très pénalisant pour des services de video par ex.

actuellement, le mobile fournit un accès IP mais aucun moyen de connaître le service fourni au-dessus : vidéo? Conference? Messagerie instantannée? Email? D’où une difficulté de définition de QoS associé au service, mais également une difficulté pour facturer le bon service.


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IMS – Pourquoi? 2/2

Le réseau IMS basé a donc pour objectif de fournir un cadre permettant principalement de fournir des informations sur le service utilisé!

Ceci permettant d’appliquer la QoS adaptée au service et la facturation adéquate pour un service donné (forfait? Débit? Durée?)

Tout de même, une autre ambition de l’IMS est de définir des standards de façon à pouvoir définir, développer, déployer, combiner des services, ceci de façon générique (non spécifique à un opérateur)

Un opérateur pourrait prendre un service de voicemail IMS d’un éditeur + un service de text-to-speech IMS d’un autre éditeur et integrer ces services dans son réseau IMS à moindre coût.


Ims requirements l.jpg

IMS – Requirements

Ce qui découle de ces besoins :

Support for establishing IP Multimedia Sessions

Support for mechanism to negotiate Quality of Service (QoS)

Support for interworking with the internet and circuit-switched networks

Support for roaming

Support for strong control imposed by the operator

Support for rapid service creation

Support for a technology-independant access to the IMS


Ims requirements details 1 2 l.jpg

IMS – Requirements details 1/2

IP Multimedia Sessions

Multimedia Communications are important services to provide

IMS standardizes how to implement such services in a packet-switched network

QoS

The subscriber needs to get a satisfying user experience

QoS evaluation is based on

Network state (available bandwith)

User’s subscription

The operator can adapt the services provided

Interworking

With the Internet : Important source for multimedia sessions

With the Circuit-Switched networks : backward compatibility

Roaming

Requirement inherited from cellular networks

Users wouldn’t accept a mobile service which is limited to a « local »network.


Ims requirements details 2 2 l.jpg

IMS – Requirements details 2/2

Service Control

General policies

Apply to all users in the network

Ex : Codec restriction

Individual policies

Apply to a particular user in the network

Ex : Subscription which doesn’t include video

Rapid Service Creation

The IMS Architecture implies that services do not need to be standardized

This reduces the time needed to introduce a new service

Multiple Access

Acces to IMS networks must be technology-independant.

GPRS, WLAN, ADSL


Ims standards l.jpg

IMS – Standards

3 GPP: [ 3rd Generation Partnership Project ] standardization for a 3rd generation cellular system ( evolution from GSM)

3GPP2: [ 3rd Generation Partnership Project 2 ] standardization for a 3rd generation cellular system ( evolution from ANSI/TIA/EIA-41 & CDMA 2000)

TISPAN: [ Telecom and Internet converged Services and Protocols for Advanced Networks] standardization a NGN for fixed access network based on IMS

OMA: [ Open Mobile Alliance ] focus on the standardization of service enablers (ex: P2T)

IETF: [ Internet Engineering Task Force] focus on protocol

IMS is introduced in 3GPP Release 5 and TISPAN Release 1

3GPP TS 23.228 architectural aspect of IMS

3GPP TS 24.229 IMS call control protocol.


Ims protocols l.jpg

IMS – Protocols

3GPP decided to build IMS on existing protocols developped by other Stantards Development Organizations. IMS is based on IP protocols

Session Control Protocol : SIP

Specified by IETF as a protocol to establish and manage multimedia sessions over IP networks

Based on 2 IETF successes : HTTP & SMTP

SIP makes new services easy to create

RFC 3261

The AAA (authentication, authorization and accounting) protocol : DIAMETER

Evolution of RADIUS

Very customizable and extensible

RFC 3588

Other protocols : RTP (media), COPS (policy), H248 (Media gw control), XCAP


Ims architecture l.jpg

IMS – Architecture

3GPP does not standardize nodes but functions

Implementations are different from one vendor to another

One function per node

Several functions on a single node

One function splitted on several nodes

Interfaces between the defined functions are standardized as well : a lot of interfaces


Ims architecture pour se faire peur l.jpg

IMS – Architecture pour se faire peur


Ims el ments d architecture l.jpg

IMS – Eléments d’architecture

The user databases

HSS : Home Subscriber ServersThe central repository for user-related information (location, security, profile…)

SLF : Subscriber Location FunctionsThe SLF maps a users’ adresses to a particular HSS. This is only needed if several HSS are deployed in the network.

Call/Session Control Functions - CSCF

The CSCFs are the key components of the signalling plane in IMS

There are 3 kinds of CSCFs :

I-CSCF

S-CSCF

P-CSCF


Ims el ments d architectures 2 l.jpg

IMS – Eléments d’architectures 2/

P-CSCF : Proxy CSCF

The P-CSCF is the first point of contact (in the signalling plane) between the IMS terminal and the IMS network.

The P-CSCF is an inbound/outbound SIP proxy server : It processes and routes all the SIP signalling from and to an IMS terminal. The P-CSCF is allocated to an IMS terminal for the duration of an IMS registration

The P-CSCF establishes a security association with the IMS terminal. This offers :

Integrity protection

A unique Authentication point

The P-CSCF verifies the correctness of SIP messages.

The P-CSCF may include a Policy Decision Function (PDF)

Security element at edge of IMS networkproviding initial entry point for user equipment


Ims el ments d architectures 3 l.jpg

IMS – Eléments d’architectures 3/

I-CSCF : Interrogating CSCF

I-CSCF is listed in the DNS records of a domain => Entry point to the domain.

I-CSCF interacts with the SLF/HSS to retrieve user-related information so as to route SIP messages properly.

I-CSCF implements a S-CSCF selection mechanism

Route incoming request to the S-CSCF previously allocated to the user.

If no S-CSCF has been allocated, it determines the most suitable S-CSCF according to the required capabilities.

I-CSCF are located in the home network.

IMS network routing proxy and S-CSCF scalability support


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IMS – Eléments d’architectures 4/

S-CSCF : Serving-CSCF

S-CSCF acts as a SIP registrar : User Equipment <-> Sip address of record

S-CSCF processes all the SIP signalling related to a user it authenticated. It eventually triggers the associated service logic.

S-CSCF routes SIP signalling toward the final destination.

S-CSCF interacts with the SLF/HSS to :

Download authentication vectors

Download the user profile

Inform the HSS that it has been allocated to a particular user

S-CSCF ensures requests’ compliance with the service profile.

S-CSCF is always located in the home network

Coordinates application server interactions

and performs network routing


Ims el ments d architectures 5 l.jpg

IMS – Eléments d’architectures 5/

Application servers – AS

The Application Server is the entity that hosts and executes services.

An application server can operate in :

SIP proxy mode

SIP User Agent mode : the AS behaves like an endpoint

SIP Back to Back User Agent mode : This is the concatenation of two endpoints.

SIP AS

Native Application Server

Hosts and executes services based on SIP

New IMS services are expected to be build on SIP AS

OSA-SCS (Open Service Architecture) (http://fr.wikipedia.org/wiki/Open_Services_Architecture)

Open Service Access – Service Capability Server

Provides an interface to the OSA framework Application Server

IM-SSF

IP Multimedia – Service Switching Function

Provides an interface to services developped in the GSM networks

The AS can be either located in the home network or in an external third party network.


Ims el ments d architectures 6 l.jpg

IMS – Eléments d’architectures 6/

Media Resource Functions - MRF

The MRF provides a source of media in the home network (announcement, conference bridge…)

MRFC : Media Resource Function Controllers

MRF part which handles the signalling plane

MRFP : Media Resource Function Processors

MRF part which handles the media plane

The MRFC controls the MRFP through a H248 interface

Breakout Gateway Control Functions – BGCF

SIP server that provides routing functionalities based on telephone numbers

The BGCF is only used in sessions initiated by an IMS terminal and addressed to a user in a circuit-switched network


Ims el ments d architectures 7 l.jpg

IMS – Eléments d’architectures 7/

PSTN gateways

SGW : Signaling Gateway

Interfaces the signalling plane of the circuit-switched network

MGCF : Media Gateway Controller Function

It implements a state machine that does protocol conversion and maps SIP to either ISUP over IP or BICC over IP.

It controls the Media Gateway through an H248 interface.

MGW : Media Gateway

Interfaces the media plane of the PSTN

Notifies the MGCF on events


Ims identity management l.jpg

IMS – Identity Management

Il existe 2 types d’identité pour un utilisateur, privé et public

Public User Identity (IMPU => IP Multimedia Public Identity) : c’est l’id d’enregistrement, de contact, celui qui va servir dans le routage

sip:[email protected]

tel:+33122334455

sip:[email protected];user=phone

Private User Identity (IMPI => IP Multimedia Private Identity) : non utilisé pour le routage. C’est un NAI (network access identifier), utilisé pour authentification, facturation

[email protected]

Ces deux types d’identité respectent des règles :

on peut avoir plusieurs Id Privés (une pour chq terminal IMS)

on peut avoir plusieurs Id Publics ([email protected], [email protected])

on peut utiliser tout Id Public sur tout terminal IMS (donc avec n’importe quel Id Private)

chaque Id Public est associé à un et un seul profil de service

un profil de service peut être partagé par plusieurs Id Public

tous les Id Public qui appartiennent à une même souscription IMS doivent être enregistrées sur le même S-CSCF

Il existe une notion d’enregistrement implicit :

If John Doe completes a registration process under [email protected]

Then John Doe is also reachable under [email protected]


Ims session overview l.jpg

IMS – Session Overview

An IMS call is splitted in two parts :

The originating leg, handled by the caller’s home network

The terminating leg, handled by the callee’s home network

Caller’s services and Callee’s services are processed separately :

The originating home network triggers caller-related services

The terminating home network triggers callee-related services

Nous avons une séparation claire de la partie appelante et la partie appelée.


Ims session overview52 l.jpg

1

Initiate SIP Registration

Re-initiate SIP Registration (steps 1 – 5)

8

Query DNS to obtain routing information for I-CSCF

2

Store S-CSCF Name

9

Retrieve Subscriber Profile and Filter Criteria

3

Forward SIP REGISTER to Home Network

10

4

Retrieve information needed for S-CSCF Selection

11

Register with AS(s) based on Filter Criteria

5

Forward SIP REGISTER to S-CSCF

12

AS(s) retrieve Subscriber profile (if needed)

6

Retrieve and select Authentication Vector

13

P-CSCF SUBSCRIBE, for de-registration

7

Reject with Authentication Data

14

UE SUBSCRIBE, for de-registration

12

9

10

4

14

11

6

8

1

7

5

3

13

2

Registration / Re-registration

IMS – Session Overview

Sh

AS

Backbone

Packet

Network

AS

HSS

AS

Cx

ISC

Cx

Access

P-CSCF

SIP

I-CSCF

S-CSCF

SIP

Home

Network

Visited or Home

Network

DNS

ENUM


Ims session overview53 l.jpg

1

Initiate SIP Invitation

6

Retrieve Subscriber Profile (if needed)

2

Retrieve Subscriber Profile (if needed)

7

Apply Service Logic

3

Apply Service Logic

8

Forward INVITE to CLD Party

4

Retrieve Address of CLD Party Home Network

and Forward INVITE.

9

SDP Negotiation / Resource Reservation Control

10

Ringing / Alerting

5

Identify Registrar of CLD Party and Forward INVITE.

11

Answer / Connect

2

6

4

3

7

5

8

11

10

1

9

RTP Stream

RTP Stream

IMS subscriber to IMS subscriber - scenario 1

IMS – Session Overview

Calling and Called

Party Home Network

HSS

DNS

Control

Bearer

Diameter

AS

S-CSCF

SIP

I-CSCF

SIP

P-CSCF

Backbone

Packet

Network

Access

Access


Ims session overview54 l.jpg

1

Initiate SIP Invitation

6

Retrieve Subscriber Profile (if needed)

2

Retrieve Subscriber Profile (if needed)

7

Apply Service Logic

3

Apply Service Logic

8

Forward INVITE to CLD Party

4

Retrieve Address of CLD Party Home Network

and Forward INVITE.

9

SDP Negotiation / Resource Reservation Control

10

Ringing / Alerting

Control

5

Identify Registrar of CLD Party and Forward INVITE.

11

Answer / Connect

Bearer

AS

2

6

4

AS

5

3

7

8

11

10

1

9

RTP Stream

IMS subscriber to IMS subscriber- scenario 2

IMS – Session Overview

Calling Party

Home Network

Called Party

Home Network

HSS

DNS

HSS

Diameter

Diameter

Diameter

S-CSCF

I-CSCF

S-CSCF

SIP

SIP

SIP

SIP

Calling Party

Visited Network

Called Party

Visited Network

P-CSCF

P-CSCF

Backbone

Packet

Network

Backbone

Packet

Network

Access

Access


Ims session overview55 l.jpg

1

Initiate SIP Invitation

7

ISUP IAM

2

Retrieve Subscriber Profile (if needed)

8

Ringing / Alerting

3

Apply Service Logic

9

Answer / Connect

4

Select network to access PSTN, and select MGCF

5

Seize trunk / determine media capabilities of MGW

Control

6

SDP Negotiation / Resource Reservation Control

Bearer

AS

9

3

2

8

1

6

7

4

5

PCM

RTP Stream

IMS subscriber to PSTN

IMS – Session Overview

Calling Party Home Network

Calling Party

Visited or Home Network

HSS

Diameter

SIP

PSTN

Access

P-CSCF

S-CSCF

BGCF

MGCF

SIP

SIP

SIP

ISUP

H.248

Backbone

Packet

Network

MGW


Ims illustration l.jpg

IMS – Illustration

Une trace réseau issu d’un terminal IMS (eyeP Communicator)

Yahoo utilise un protocol propriétaire et du http. Ce n’est pas un terminal IMS.

Office Communicator se rapproche de IMS.


Slide57 l.jpg

[email protected]

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