Alternativa Seleccionada a Desarrollar en Proyecto de Titulación

UNIVERSIDAD TÉCNICA FEDERICO SANTA MARÍA
DEPARTAMENTO DE ELECTRÓNICA
Alternativa Seleccionada a Desarrollar en
Proyecto de Titulación
“Reemplazo de red NGN para implementación
de VoLTE en operador de telefonía local”
Presentado por:
ROL USM:
Profesor guía:
Fecha:
Ignacio Catrileo Donaire
2604552-5
Sr. Walter Grote
02/12/2014
Proyecto de Titulación
INTRODUCCIÓN
En el presente documento se seleccionará una de las cuatro alternativas de solución que se
han expuesto para el Proyecto de Titulación en el documento Alternativas de Solución [1],
utilizando para ello diversos criterios que permitirán determinar la conveniencia de una u otra
alternativa. Luego de ello, se dará paso al detalle de la misma, donde se explicará cuál será el
procedimiento para la implementación y el procedimiento que se realizará para solucionar el
problema planteado.
EVALUACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS
ALTERNATIVA N°1: Circuit Switched Fall Back
Circuit Switched Fall Back (CSFB) re-utiliza la red CS (Circuit switched, conmutación
de circuitos de voz) para proveer servicios de voz para suscriptores LTE aun mientras están sobre
una red LTE que les provee servicios de datos. Cuando suscriptores LTE originan servicios de
voz, la red les manda instrucciones para que “bajen” (fall back) al dominio CS.
Ventajas

Los implementadores de CSFB no necesitan desplegar demasiado equipamiento o
cambiar sus redes de gran manera.
Desventajas



Operadores de CSFB tienen que realizar un upgrade de software a todos los servidores
MSC (Mobile Switching Center, central de conmutación de circuitos móvil) para
soportar CSFB.
El delay en el establecimiento de llamadas se incrementa, afectando la experiencia del
usuario.
Operadores de CSFB no pueden competir contra operadores de OTT en entregar
servicios multimedia, ya que las llamadas son transmitidas sobre un dominio CS en
vez de una red IP.
ALTERNATIVA N°2: Over-The-Top Content
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Proyecto de Titulación
Over-the-top content (OTT) se refiere a la entrega de media a través de Internet sin un
operador o sistema involucrado en el control o distribución de este contenido. El proveedor puede
estar al tanto de los contenidos de los paquetes enviados pero no es responsable ni tiene el
control, los permisos ni derechos de autor de estos.
OTT usa software de voz tales como Skype para proveer servicios de voz para
suscriptores de redes LTE. El software de voz se conecta a una red LTE a través de la red fija o
móvil de telecomunicaciones.
Ventajas


Operadores OTT no necesitan intervenir mayormente sus redes. Solo necesitan
implementar servidores OTT.
Servicios multimedia enriquecidos están disponibles, aumentando la experiencia del
usuario.
Desventajas


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
La solución de voz de OTT es menos confiable comparado con soluciones de voz a
nivel de operadores.
Calidad de servicio (QoS) no está garantizada punto a punto (E2E)
Es difícil proveer servicios públicos y servicios que son utilizados sólo por entes
reguladores, tales como llamadas de emergencia.
El roaming e interworking entre redes es difícil porque no existen especificaciones
estándares definidas para OTT.
ALTERNATIVA N°3: Simultaneous Voice and LTE
Los terminales Simultaneous voice and LTE (SVLTE), también llamados terminales Dual
Radio, están conectados a la red LTE y 2G/3G al mismo tiempo. El dominio CS da servicios de
voz, y la red LTE da servicios de datos.
Ventajas
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
Operadores SVLTE no necesitan cambiar sus redes. Sólo necesitan tener soporte para
terminales SVLTE.
Los terminales SVLTE tienen la misma experiencia de servicio que los terminales CS.
No existe incremento en el delay de llamada.
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Proyecto de Titulación
Desventajas


Los terminales deben soportar chips Dual Radio. Esto aumenta el consumo de
potencia y el costo de fabricación de los terminales.
Los operadores SVLTE no pueden competir contra operadores de OTT en la entrega
de servicios multimedia, porque las llamadas son transmitidas por una red CS en vez
de una red IP.
ALTERNATIVA N°4: IP Multimedia System /Single Radio Voice Call Continuity
El IMS/SRVCC, es una solución de voz basada en IMS definida por la 3rd Generation
Partnership Project (3GPP). Al usar IMS, VoLTE hereda los servicios tradicionales de voz y
SMS, como también integra estos servicios de voz con una variedad de nuevos servicios.
Ventajas
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


VoLTE hereda todos los servicios proporcionados por un dominio CS
La arquitectura PCC (Policy and charging control, control de políticas y facturación)
provee control de calidad de servicio punto a punto (End-to-End (E2E) Quality of
Service (QoS)), el cual asegura calidad de voz.
Los operadores VoLTE pueden competir con operadores OTT usando la red IMS para
proveer más servicios multimedia para llamadas de voz sobre IP.
Los subscriptores pueden retener sus identificadores tales como el número
internacional de estación móvil ISDN (MSISDNs). Esto ahorra recursos de MSISDN
y aumenta los ingresos para los operadores.
El roaming e interworking entre redes está soportado. Se han definido
especificaciones de 3GPP para la arquitectura IMS, la cual es considerada como el
núcleo de red de la próxima generación de la industria de las comunicaciones.
Desventajas


Los operadores VoLTE deben desplegar o reconstruir muchos elementos de red (NEs)
en IMS.
Alto costo en implementación y mantenimiento.
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Proyecto de Titulación
ALTERNATIVA SELECCIONADA
IP Multimedia System /Single Radio Voice Call Continuity
En el documento Alternativas de Solución [1] se explica en general la solución completa
de IMS, con una breve descripción de las capas lógicas que la componen. En este documento se
explicará con mayor detalle la capa de núcleo de la red, la que en si será la que se implementará
dentro de la actual red del operador.
Core layer (capa de núcleo)
El core layer consiste en un dominio IMS, un dominio CS, y una base de datos de
suscriptores.

El dominio IMS provee funciones tales como registro de usuarios LTE, autenticación,
control de sesión de ruteo, activador de servicios, selección de rutas, control de recursos,
interworking entre-dominio, y control de acceso.

El dominio CS provee administración de movilidad y servicios básicos de voz para
suscriptores LTE en una red 2G/3G, incluyendo registro, autenticación, anclaje,
servicios tradicionales, handover y CSFB.

El HLR (Home Location Register), IMS-HSS y SAE-HSS (Home Subscriber Server)
pueden desplegarse como entidades independientes o integradas como un único
HLR/HSS.
Fig 1. Core Layer IMS
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Proyecto de Titulación
En la siguiente tabla se muestra la descripción de cada entidad de red involucrada en la
capa de núcleo.
Tabla 1. Entidades Core IMS
Entidad
Función
HLR/HSS
Entidad para el almacenamiento centralizado de los datos de suscriptores VoLTE y provee
datos de suscriptores a las entidades que lo soliciten en distintos dominios.
DNS/ENUM
Consulta distintos registros de datos tales como dirección (A), dirección IPv6 (AAAA)
servicios (SRV), puntero de autoridad de nombre (NAPTR), y nombre de servidor (NS).
PCRF
Provee las políticas de calidad de servicio QoS y control de facturación.
AP/BSF
Combina las siguientes entidades:
 BSF: autentica los terminales, y genera la llave de acceso que se comparte entre
terminales y las redes.
 AP: usa la llave de acceso para autenticar el acceso a servicios de suscriptores y
reenvía mensajes de autenticación.
eMSC
Combina las siguietes entidades:
(SRVCC IWF
 SRVCC IWF: provee SRVCC para asegurar continuidad de llamadas cuando un
y CSFB proxy)
terminal se mueve de una red LTE a una red 2G/3G.
 CSFB proxy: provee a suscriptores LTE a utilizar la función de bajar al dominio CS
para utilizar los servicios de voz de este.
MGCF
Realiza el interworking entre el dominio IMS, la red pública de circuitos de telefonía (PSTN)
y también la red pública de telefonía móvil (PLMN).
MRFP
Provee los recursos requeridos para las siguientes funciones:
 Reproducción de anuncios y colección de dígitos
 Conferencias de voz
 Conferencias de video de definición estándar (SD)
I-CSCF, SCSCF, BGCF,
y MRFC
Combina las siguientes entidades para proveer control de llamadas, activación de servicios
y ruteo:
 I-CSCF: ubicado en la red de origen como el punto de contacto dentro de la red del
operador para todas las conexiones destinadas para el suscriptor de ese operador. El
I-CSCF consulta al HSS para asignar un S-CSCF para registro de suscriptor.
 S-CSCF: ubicado en la red de origen como el nodo central del IMS. El S-CSCF
procesa las solicitudes de registración, autenticación de de usuarios, rutas de tráfico, y
controla la activación de los servicios.
 BGCF: ubicado en la red de origen para seleccionar un MGCF para llamadas entre un
dominio IMS y un dominio PSTN o PLMN. El BGCF está integrado dentro del S-CSCF
para aumentar confiabilidad del BGCF, como también para reducir la necesidad de un
BGCF por si solo y delay de conexión de llamada.
 MRFC: controla el MRFP para reproducir anuncios, recolectar digitos, y controlar
recursos de conferencias de voz y video SD.
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Proyecto de Titulación
Entidad
P-CSCF, SBC,
ATCF, ATGW,
E-CSCF, y
EATF
Función





MGW y IMMGW
P-CSCF: es el primer contacto de los suscriptores con un dominio IMS. El P-CSCF
reenvía señalización SIP entre suscriptores SIP y sus redes de origen.
SBC: provee el gateway de borde de núcleo (C-BGF), gateway de borde de
interconexión (I-BGF), controlador de borde de sesión de acceso (A-SBC), y
controlador de borde de sesión de interconexión (I-SBC).
 El C-BGF es desplegado en el borde de una red de acceso para proveer
protección ante ataques y NAT.
 El I-BGF provee canales de media para un dominio IMS para realizar
interworking con otras redes utilizando señalización SIP o H.323.
 El A-SBC realiza conversión entre señalización IPv4 y dirección de media y
señalización IPv6 y dirección de media, lo que habilita a los terminales IPv4 y
IPv6 a acceder redes núcleo IPv4.
 El I-SBC realiza la conversión entre señalización IPv4 y dirección de media y
señalización IPv6 y dirección de media, lo que habilita los núcleos de red IPv4 a
realizar interworking con otras redes IPv4 o IPv6.
ATCF y ATGW: ubicados entre el P-CSCF y I-CSCF/S-CSCF y trabaja con el SCC AS
para proveer eSRVCC.
E-CSCF: selecciona un punto de seguridad de respuesta público (PSAP) basado en la
ubicación de un suscriptor cuando un suscriptor inicia una llamada de emergencia.
EATF: provee continuidad de sesión para llamadas de emergencia.
Provee canales de media y audio para interworking entre un dominio IMS y una PSTN o
PLMN.
CONCLUSIONES
Luego de revisar el documento Alternativas de Solución, en el cual se presentan 4 opciones
que proponen una solución a llamadas de voz sobre una red LTE, se ha escogido la alternativa
que presenta las mejores condiciones para su desarrollo en base a criterios previamente
establecidos. Dicha alternativa corresponde a implementar la propuesta IP Multimedia System
/Single Radio Voice Call Continuity, propuesta en [1]. Las principales razones de su elección
corresponden a que ésta abarca todas las otras alternativas dadas a conocer, y además que
consiste en una solución robusta y segura, requerimientos en que el operador interesado está
dispuesto en invertir.
Posteriormente, se profundizó en la parte que se enfocará la memoria, la cual es la
implementación/reemplazo de la red núcleo de la solución, explicando con mayor detalle la
función de cada entidad involucrada.
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Proyecto de Titulación
Con esto se da fin al estudio previo de los tópicos que involucra el Proyecto de Titulación
“Reemplazo de red NGN para implementación de VoLTE en operador de telefonía local”, con lo
que se puede dar inicio a la planificación del trabajo de memoria asociado, a desarrollar durante
la siguiente etapa.
REFERENCIAS
[1] Ignacio Catrileo D., “Alternativas de Solución de Proyecto de Titulación: Reemplazo de red
NGN para implementación de VoLTE en operador de telefonía local”, Departamento de
Electrónica, Universidad Técnica Federico Santa María.
[2] 3rd Generation Partnership Project, 3GPP, “IP Multimedia Subsystem (IMS)”, Technical
Specification 22.228 y 23.228, (Release 13), 2014.
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