introduction à la toip

Introduction à la ToIPGerald 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

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

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)

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 : 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)


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


IPv4, IPv6

TCP UDP

H.323 SIP

RSVP(Resource Reservation

Protocol) RTCP

RTP

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

Signaling Quality of Service Media Transport

Network

Transport

Application

MGCPH.248

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 réel

Le transport de la voix doit se faire en moins de 200ms pour un confort optimum : Numérisation/Compression/Transport/Décompression/Restitution

Il 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

RoutageA 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 AnnouncementLa 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 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

ITUIETF

Telephony over IP

Les protocoles



IMS

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. extract-simple-h.323.eth

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 stimuliLe 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 : MGCP

Media stream

Switched circuit network (or other technologies)

MGCP/UDP

RTP/UDP

IP Network or ATM

MGCP/UDP

optional Signaling Entity

Gateway Gateway

Call Agent

Les protocoles : SIP

1

SIP: Session Initiation Protocol

Telephony over IP

Les protocoles



IMS

Les modèles classiques de vente pour la ToIP

L’offre résidentielleQuelques 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/


L’offre riche d’entreprise, dite centrex

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


L’offre d’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 finalLes services class 5 sont gérés par son PBX


L’offre transitIl 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-based routing• Least-cost routing• Au plus près de la destination ou au moins cher• ASR (Average Seizure 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. • Onward Routing (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


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

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 1/3

A B

Access

Core Network

Signalling

Media

Core Protocol

Access Protocol


A B

Access

Core Network

Signalling

Media with proxy

Core Protocol

Access Protocol


Network APSTN, other VoIP

Network BPSTN, other VoIP

Core network:Signalling management

(CCS)

Edge GW,SBC

Edge GW,SBC

Access GW,SBC

AGK Registrar/Proxy

Call AgentIP-PBX

PABX

H.323endpoints

SIPendpoints

MGCP« endpoints »

endpoints

endpoints

MediaServers & services

IP-PBXendpoints

Telephony over IP

Les protocoles



IMS


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 ...


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


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)

Telephony over IP

Les protocoles



IMS

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.

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

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

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

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

• 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

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

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

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 – 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 networkSecurity element at edge of IMS networkproviding initial entry point for user equipmentproviding initial entry point for user equipment

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


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 IMS network routing proxy and S-CSCF scalability supportsupport

IMS network routing proxy and S-CSCF scalability IMS network routing proxy and S-CSCF scalability supportsupport


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 interactionsCoordinates application server interactionsand performs network routingand performs network routing

Coordinates application server interactionsCoordinates application server interactionsand performs network routingand performs network routing


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.


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


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

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]:+33122334455sip:[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]

mailto:[email protected]




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.

Registration / Re-registration


P-CSCFP-CSCFP-CSCFP-CSCF

HSSHSSHSSHSS

DNSDNSENUMENUMDNSDNS

ENUMENUM

I-CSCFI-CSCFI-CSCFI-CSCF S-CSCFS-CSCFS-CSCFS-CSCF

Visited or Home Network

Home Network

SIP

Cx

SIP

ASASASASASASASASASASASAS

Cx

Sh

ISC

BackbonePacket

Network

BackbonePacket

Network

AccessAccess

1 Initiate SIP Registration

1

2 Query DNS to obtain routing information for I-CSCF

2

3 Forward SIP REGISTER to Home Network

3

4 Retrieve information needed for S-CSCF Selection

4

5 Forward SIP REGISTER to S-CSCF

5

6

6 Retrieve and select Authentication Vector

Reject with Authentication Data

7

7

8

8 Re-initiate SIP Registration (steps 1 – 5)

9 Store S-CSCF Name

9

10Retrieve Subscriber Profile and Filter Criteria

10

11Register with AS(s) based on Filter Criteria

11

12AS(s) retrieve Subscriber profile (if needed)

12

13 P-CSCF SUBSCRIBE, for de-registration

13

14 UE SUBSCRIBE, for de-registration

14


IMS subscriber to IMS subscriber - scenario 1

Calling and CalledCalling and CalledParty Home NetworkParty Home NetworkCalling and CalledCalling and CalledParty Home NetworkParty Home Network HSSHSSHSSHSS

I-CSCFI-CSCFI-CSCFI-CSCF

DNSDNSDNSDNS

AccessAccess AccessAccess


BackbonePacket

Network

BackbonePacket

Network

S-CSCFS-CSCFS-CSCFS-CSCF

Control

Bearer

SIP

SIP

Diameter

Initiate SIP Invitation1

1

Retrieve Subscriber Profile (if needed) 2

2

3

3 Apply Service Logic

Retrieve Address of CLD Party Home Networkand Forward INVITE.

4

4

Identify Registrar of CLD Party and Forward INVITE.5

5


6

7


RTP Stream RTP Stream

Forward INVITE to CLD Party8

8

SDP Negotiation / Resource Reservation Control9

9

Ringing / Alerting10

10

Answer / Connect11

11

ASASASAS


IMS subscriber to IMS subscriber- scenario 2

Control

Bearer

Called PartyCalled PartyVisited NetworkVisited Network

Called PartyCalled PartyVisited NetworkVisited Network

Called PartyCalled PartyHome NetworkHome Network

Called PartyCalled PartyHome NetworkHome Network

Calling PartyCalling PartyHome NetworkHome NetworkCalling PartyCalling PartyHome NetworkHome Network

Calling Party Calling Party Visited NetworkVisited NetworkCalling Party Calling Party Visited NetworkVisited Network P-CSCFP-CSCFP-CSCFP-CSCF

HSSHSSHSSHSS

S-CSCFS-CSCFS-CSCFS-CSCFSIP

SIP

Diameter


ASASASAS

HSSHSSHSSHSS

S-CSCFS-CSCFS-CSCFS-CSCF SIP ASASASAS

SIP

Diameter

I-CSCFI-CSCFI-CSCFI-CSCF

Diameter

DNSDNSDNSDNS

BackbonePacket

Network

BackbonePacket

NetworkAccessAccess

BackbonePacket

Network

BackbonePacket

Network AccessAccess


1


2

3


Retrieve Address of CLD Party Home Networkand Forward INVITE.

4

4

Identify Registrar of CLD Party and Forward INVITE.5

5


6

7


Forward INVITE to CLD Party8

8


9

RTP Stream

Ringing / Alerting10

10

Answer / Connect11

11


IMS subscriber to PSTN

Control

Bearer

Calling PartyCalling PartyVisited or Home NetworkVisited or Home Network

Calling PartyCalling PartyVisited or Home NetworkVisited or Home Network

Calling Party Home NetworkCalling Party Home NetworkCalling Party Home NetworkCalling Party Home Network


HSSHSSHSSHSS

S-CSCFS-CSCFS-CSCFS-CSCF BGCFBGCFBGCFBGCF MGCFMGCFMGCFMGCF

MGWMGWMGWMGW

PSTNPSTN

H.248

SIP SIP SIP

SIP

ISUP

ASASASAS

Diameter

BackbonePacket

Network

BackbonePacket

Network

AccessAccess


1


23


Select network to access PSTN, and select MGCF4

4


6

RTP Stream

Ringing / Alerting8

8

9

Answer / Connect9

5

Seize trunk / determine media capabilities of MGW5

PCM

ISUP IAM7

7

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.

spi-registration-subscribe-call.eth

[email protected]

www.comverse.com

introduction à la toip

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