Capítulo I.- Introducción
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Introducción Justificación “Las herramientas más importantes de un ingeniero son una gran base matemática y un profundo conocimiento del lenguaje, y no necesariamente en este orden” E. Dijkstra. Capítulo I.- Introducción 1.- Justificación La evolución que han venido experimentando las redes de telecomunicación ha ido transformando la concepción de los servicios que en ellas se desplegaban y la arquitectura que ofrecían. Así, han progresado desde los momentos en los que existía una red para cada servicio hasta la situación actual donde se pretende integrar todos los servicios en una única red. Este último escenario ofrece ventajas de escalabilidad, facilidad de integración e indudablemente abaratamiento de costes de mantenimiento y operación. Por otra parte requiere una arquitectura de red que soporte todos los servicios existentes y futuribles por lo que se le exige una gran versatilidad. Merece especial atención la convergencia de los servicios de voz y datos, momento en el que se encuentra la evolución de las redes actualmente y marco en el que se desarrolla este proyecto. Una arquitectura que da un pasito más en esta evolución es IMS (IP Multimedia Subsystem). 13 Introducción IMS: Panorámica general 2.- IMS: Panorámica general Como se comentaba anteriormente se podría decir que IMS es una arquitectura de convergencia de dos mundos, la voz y los datos. Particularmente se enmarca en la telefonía móvil como un subsistema de UMTS. La implementación, despliegue, puesta en marcha y retirada (si procede) de servicios en las redes de telefonía (fijas y móviles) actuales es una labor tediosa. Por otra parte, estas mismas operaciones en las redes de datos IP (como Internet) se hacen de forma ágil y dinámica sin requerir conocimientos específicos profundos ni habilidades especiales por parte de los desarrolladores. Es esta característica una de las que ha contribuido a la rápida explosión de Internet y a la proliferación de servicios en la red de redes. IMS pretende trasladar esta facilidad en la concepción de servicios del mundo de Internet al de las redes de telefonía móvil insertando un subsistema basado en IP en la arquitectura general de UMTS. Al tratarse de un entorno IP privado y por tanto controlado permite una serie de capacidades adicionales: • Calidad de servicio (QoS). • Tarificación versátil. • Ofrecer servicios integrados al usuario. MRFC OSA SCS SIP AS IM SSF AS Servers Proxy Serving Nodo B MRFP HSS MRFs SGW SLF Interrogating U-DB MGCF SIP Servers CSCF BGCF MGW IMS PSTN GW Ilustración 1. Arquitectura general IMS. 14 Introducción IMS: Panorámica general En la Ilustración 1 se puede ver la arquitectura de IMS donde se han agrupado los equipos según su funcionalidad, así: • Bases de datos de usuario: HSS (Home Subscriber Server) y SLF (Subscriber Location Function). • SIP Servers. Conjuntamente llamados CSCF (Call Session Control Function). • Application Servers (AS) • MRFs (Media Resources Function) divididos en dos: MRFC (Media Resources Function Controllers) y MRFP (Media Resources Function Processors). • PSTN GW (Public Switched Telephony Network Gateway) descompuesto en: SGW (Signalling Gateway), MGW (Media Gateway) y MGCF (Media Gateway Controller Function). De interés para este proyecto son los tres primeros ítems que a continuación se detallan. 2.1.- Bases de datos de usuario El HSS (Home Subscriber Server) es el principal almacén de información relacionada con el usuario. Técnicamente se trata de una evolución del HLR (Home Location Register) de GSM. Contiene toda la información de suscripción del usuario necesaria para gestionar sesiones multimedia. Esta información incluye, entre otras, información de localización, de seguridad (autenticación y autorización), perfil de usuario (indica los servicios a los que el usuario tiene acceso) y el S‐CSCF donde se encuentra el usuario. En una red puede haber varios HLR, en ese caso es necesaria la presencia de un SLF (Subscriber Location Function). Este nodo se encarga de averiguar en qué HSS se encuentra cada usuario. Ambos nodos implementan el protocolo DIAMETER (RFC 3588). [1] 2.2.- SIP Servers. CSCF Es un conjunto de nodos esencial en la arquitectura IMS ya que procesan toda la señalización SIP. Hay tres tipos dependiendo de la funcionalidad que desempeñen. Conjuntamente se llaman CSCFs, 15 Introducción IMS: Panorámica general pero cualquier CSCF pertenece a una de las siguientes tres categorías: [1]. • P‐CSCF (Proxy – CSCF). • I‐CSCF (Interrogating – CSCF). • S‐CSCF (Serving – CSCF). 2.2.1.- Proxy CSCF (P-CSCF) Es el primer punto de contacto (en el plano de señalización) del terminal IMS con la red IMS. Desde la perspectiva de señalización SIP actúa como un Proxy Server, esto quiere decir que toda la señalización SIP generada por el terminal IMS o destinada a él atraviesa el P‐CSCF. Incluye diversas funciones, algunas relacionadas con la seguridad. Establece el número de asociaciones seguras IPSec hacia el terminal. Una vez que el P‐CSCF ha autenticado al usuario, asegura dicha identidad al resto de nodos de la red IMS que depositan su confianza en él. Por otra parte verifica que las peticiones SIP son conforme a la norma. También incluye un compresor/descompresor de mensajes SIP. Puede incluir PDF (Policy Decision Function) que autorizará a los recursos del plano de medios y gestionará la calidad de servicio (QoS) en él. También puede generar información de tarificación. El número de nodos P‐CSCF dependerá, por razones de escalabilidad y facilidad de integración, del número de usuarios a los que haya que atender. [1] 2.2.2.- Interrogating CSCF (I-CSCF) Está situado al borde del dominio administrativo. Cuando un servidor SIP sigue los procedimientos descritos en la norma (RFC 3263 [2]) para averiguar el siguiente salto para un mensaje concreto, el servidor SIP obtiene la dirección del I‐CSCF del dominio de destino. 16 Introducción IMS: Panorámica general Devuelve información de localización del usuario y encamina las peticiones SIP al destino adecuado (normalmente S‐CSCF). Adicionalmente, podría codificar partes del mensaje SIP que contuviera información sensible acerca del dominio, como número de servidores en el dominio, nombres de servidores DNS o su capacidad. El número de I‐CSCF puede variar en cada red por razones de escalabilidad y redundancia. [1] 2.2.3.- Serving CSCF (S-CSCF) Es el nodo central del plano de señalización. En esencia es un servidor SIP, pero también incluye control de sesión. En adición a las funcionalidades típicas de servidor SIP también actúa como un registro SIP, esto es, mantiene una relación entre la localización del usuario (la IP del terminal desde el que accede) y la dirección SIP del usuario (conocida como Public User Identity). Mantiene una interfaz con el HSS gobernada por el protocolo Diameter (RFC 3588) por diversas razones: • Para descargarse del HSS la información de autenticación del usuario que está intentando acceder a IMS. • Para descargarse del HSS el perfil de usuario. Este perfil contiene variada información útil para comprobar si el usuario está autorizado a determinado servicio y en caso afirmativo saber, para cada servicio, dónde encaminar la petición SIP cursada por el usuario. Esta tarea se realiza en función del conjunto de puntos de disparo asociados al servicio. • Para informar al HSS que éste es el S‐CSCF asignado al usuario mientras dure el registro. Toda la señalización enviada o recibida por el terminal IMS atraviesa el nodo S‐CSCF que la inspecciona y determina qué servidores de aplicación debe visitar en su camino hacia el destino final. El número de S‐CSCF puede variar en cada red por razones de escalabilidad y redundancia. Cada S‐CSCF atiende a un número de terminales IMS en función de la capacidad del nodo. [1] 17 Introducción IMS: Panorámica general 2.3.- Servidores de Aplicación (AS) Se trata de una entidad SIP que aloja y ejecuta servicios. Dependiendo del servicio en concreto puede actuar como un Proxy SIP, como SIP UA (User Agent) o SIP B2BUA (Back to Back User Agent). Hay tres tipos de AS: SIP AS (SIP Application Server), OSA‐ SCS (Open Service Access ‐ Service Capability Server) y IM‐SSF (IP Multimedia Service Switching Function). 2.3.1.- SIP Application Servers (SIP AS) Es el servidor de aplicaciones originario que almacena y ejecuta servicios multimedia IP basados en SIP. Es de esperar que los nuevos servicios específicos de IMS sean desarrollados en SIP AS. 2.3.2.- Open Service Access-Service Capability Server (OSA-SCS) Proporciona una interfaz al servidor de aplicaciones del framework de OSA. Hereda todas las capacidades de OSA, especialmente la de acceder de forma segura a IMS desde redes externas. Actúa como servidor de aplicaciones en un lado y como una interfaz entre el servidor de aplicaciones OSA y la interfaz de programación de aplicaciones OSA (OSA API, 3GPP TS 29.198). 2.3.3.- IP Multimedia Service Switching Function (IM-SSF) Se trata de un servidor de aplicaciones especializado que permite reutilizar servicios que fueron desarrollados para GSM usando CAMEL (Customized Applications for Mobile network Enhanced Logic) en IMS. Permite al gsmCSF (GSM Service Control Function) controlar una sesión IMS. Por un lado actúa como un servidor de aplicaciones y por otro como un SSF (Service Switching Function) dialogando con gsmCSF mediante un protocolo basado en CAP (CAMEL Application Part, 3GPP TS 29.278). 18 Introducción IMS: Panorámica general 2.4.- Beneficios para las operadoras Una de las grandes ventajas (para las operadoras) de IMS es que ofrece la oportunidad a los proveedores de servicios de incrementar la capacidad de oferta en servicios multimedia e incrementar sus ingresos. Además, el hardware y las plataformas necesarias se basan en gran medida en componentes comerciales ya disponibles, y esto redundará en una reducción en el costo de las operaciones y en la introducción de nuevos servicios debido a que la implementación de éstos se simplificará enormemente. Otro de los beneficios que ofrece IMS se halla en el control de la relación de negocio que mantiene el operador con sus clientes y terceros. Así, en IMS el cliente está suscrito al dominio del operador, el cual controla todas las sesiones de sus usuarios bajo perfiles de suscripción y el acceso de éstos a cualquier aplicación esté o no en su red. Lo que se traduce que tarificaciones más selectivas, en función de los servicios usados por parte del cliente. En consecuencia, la capacidad vía IMS de asociar contenido y servicios es un camino potente y flexible que proporciona una posición estratégica, dado que pone en ventaja al operador de cara a manejar relaciones con los proveedores de servicio y de contenido. Además, al disponer del control y la relación con el usuario final le permite manejar nuevos modelos de negocio de un modo favorable. 2.5.- Beneficios para los clientes En principio la implantación de IMS no se está llevando a cabo por los beneficios de ésta para los usuarios, sino por los beneficios que pueden tener las operadoras. Sin embargo se puede destacar algún beneficio de cara al usuario. La posibilidad de comunicarse a través de todas las redes (ya sean fijas o móviles) de manera totalmente transparente para los clientes, utilizando todo tipo de dispositivos, bien sea un teléfono móvil o un ordenador y les proveerá de una experiencia de uso más enriquecedora a través de una oferta de servicios mixtos. Esto quiere decir que IMS posibilita la creación de nuevas aplicaciones a partir de la combinación de otras capacidades de red elementales como son la presencia, la localización, voz sobre IP, “push to talk”, juegos 19 Introducción SDS. Arquitectura IMS emulada multijugador, videoconferencia multiacceso, mensajería, servicios de compartición de información, etc. 3.- SDS. Arquitectura IMS emulada El plugin SDS (Service Development Studio) de Ericsson para la herramienta de desarrollo eclipse emula la arquitectura de IMS anteriormente detallada con las siguientes características: • Todos los nodos CSCF (P‐CSCF, S‐CSCF e I‐CSCF) se encuentran agrupados en una única entidad funcional. • El HSS se encuentra descompuesto en tres partes: o Initial Filter Criteria (IFC). Constituyen una serie de definición de puntos de disparo agrupados. Permite configurar las condiciones ante las que deben armarse los puntos de disparo. o Service Profile. Un perfil de servicio se define con una agrupación de IFCs. o User Profile. El perfil de usuario se define con: Public User ID. Private User ID. Password. Tel URI. Service Profile. • Por último tenemos el SIP Container que albergará cuantas aplicaciones queramos. Por este motivo merece prestar especial atención y ser extremadamente cuidadosos en la definición de los IFC para que cada aplicación salte sólo cuando deba. 20 Introducción SDS. Arquitectura IMS emulada Ilustración 2. HSS en SDS. User Profile. 21 Introducción SDS. Arquitectura IMS emulada 22
