Πολυμέσα σε Δίκτυα 3G

emujabSoftware and s/w Development

Jul 2, 2012 (5 years and 2 months ago)

245 views

ΤεχνολογίαΠολυμέσωνκαι ΠολυμεσικέςΕπικοινωνίες22-1
Πολυμέσασε Δίκτυα 3G
•Εισαγωγή
•Κυψελωτάδίκτυα
•Δίκτυα 3G / UMTS
•Πολυμεσικόυποσύστημα IP
•Πολυμεσικήυπηρεσία (πολύ)εκπομπής
•Ποιότητα υπηρεσίας
ΤεχνολογίαΠολυμέσωνκαι ΠολυμεσικέςΕπικοινωνίες22-2
Εισαγωγή
•Κυψελωτά(cellular) δίκτυα
–Βάση της κινητής τηλεφωνίας
–1η/2η γενιά: PSTN/ ISDN
–3η γενιά: IP / Διαδίκτυο
•Υποστήριξη πολυμεσικώνεφαρμογών
•Χρήση (υποτίθεται) IPv6
•Εγγυημένη ποιότητα υπηρεσίας
•IP Multimedia Subsystem
–Σύνθετες πολυμεσικέςσυνεδρίες πάνω από το IP
–Εγγυημένη ποιότητα υπηρεσίας για κάθε μέσο
•Multimedia Broadcast / Multicast Service
–Εκπομπή και πολυεκπομπήπάνω από το IP
–Αποδοτική υλοποίηση απαιτητικών υπηρεσιών
ΤεχνολογίαΠολυμέσωνκαι ΠολυμεσικέςΕπικοινωνίες22-3
Κυψελωτάδίκτυα
•Βασικέςέννοιες
–Διαχωρισμός περιοχής κάλυψης σε κυψέλες
–Χρήση διαφορετικών συχνοτήτων σε γειτονικές κυψέλες
–Επαναχρησιμοποίηση συχνοτήτων άρα αύξηση χωρητικότητας
–BTS:σταθμός βάσης σε κάθε κελί
–MS:κινητός σταθμός χρήστη
–Μεταβίβαση κλήσης από σταθμό σε σταθμό
ΤεχνολογίαΠολυμέσωνκαι ΠολυμεσικέςΕπικοινωνίες22-4
Κυψελωτάδίκτυα
•Συστήματα1ης γενιάς (1G): AMPS
–Αναπτύχθηκε στις ΗΠΑ από την AT&T
–Διαχωρισμός κλήσεων με FDMA
–Διαχωρισμός ζεύξεων με FDD
–Υποστήριξη τηλεφωνίας με αναλογική διαμόρφωση
•Συστήματα 2ης γενιάς (2G): GSM
–Αναπτύχθηκε στην Ευρώπη ως ενιαίο πρότυπο
–Χρήση FDDγια διαχωρισμό ζεύξεων
–Χρήση FDMA και μετά TDMAγια διαχωρισμό κλήσεων
•8 υποδοχές ανά πλαίσιο TDMAγια τις κλήσεις
–Ψηφιοποίηση και συμπίεση φωνής
–GSM φάση 1: ψηφιακή τηλεφωνία και δεδομένα
•Ταχύτητα δεδομένων μέχρι 9,6 Kbps
ΤεχνολογίαΠολυμέσωνκαι ΠολυμεσικέςΕπικοινωνίες22-5
Κυψελωτάδίκτυα
•Συστήματα2ης γενιάς (2G): D-AMPS
–Ψηφιακή παραλλαγή του AMPS
•Αντικαθιστά 1 αναλογική με 3 ψηφιακές κλήσεις
•Συστήματα 2ης γενιάς (2G): CDMAone
–Χρήση CDMAγια καταμερισμό φάσματος
•Ευέλικτη διαχείριση εύρους ζώνης και μεταβιβάσεων
•Συστήματα 2.5G:GSM φάση 2+
–HSCSD:πολύπλεξηπολλών καναλιών δεδομένων
–GPRS:μεταγωγή πακέτων πάνω από κανάλια
•Προσωρινή εκχώρηση υποδοχών στις κλήσεις
•Συστήματα 3ης γενιάς (3G): ΙΜΤ-2000
–Απόπειρα για παγκόσμιο πρότυπο
–Συμφωνία στη χρήση CDMA, διαφωνία αλλού
•Διάσπαση σε 3GPPκαι 3GPP2
ΤεχνολογίαΠολυμέσωνκαι ΠολυμεσικέςΕπικοινωνίες22-6
Δίκτυα3G / UMTS
•Συστατικάδικτύου UMTS
–Δίκτυο ραδιοκυματικήςπρόσβασης (RAN): GERANήUTRAN
–Δίκτυο κορμού (CN): GSMήGPRS
–Εξοπλισμός χρήστη (UE):ΜΤκαι TE
•Προδιαγραφές UMTS: Release 5, 6, 7, …
–Από το ETSIπέρασαν στο 3GPP
–Ικανότητες υπηρεσίας: μηχανισμοί για υλοποίηση υπηρεσιών
•Παλιότερα: υπηρεσίες φορέα, τηλεϋπηρεσίες, συμπληρωματικές
UE
UE
RAN
CNΧρήστης
UTRAN
GERAN
GPRS CN
GSM CN
ΤεχνολογίαΠολυμέσωνκαι ΠολυμεσικέςΕπικοινωνίες22-7
Δίκτυα3G / UMTS
•Δίκτυοκορμού
–Πεδίο PS
–Πεδίο CS
–Εξυπηρετητής HSS
•Πεδίο CS
–GMSC πύλης
–VMSCεπισκεπτών
–Βάση VLR
•Πεδίο PS
–GSN πύλης
–GSNεξυπηρέτησης
–Περιβάλλον PDP
Πεδίο PS
Πεδίο CS
RAN
VMSC
HSS
GMSC
PSTN / ISDN
VLR
MGW
SGSN
GGSN
Διαδίκτυο
ΤεχνολογίαΠολυμέσωνκαι ΠολυμεσικέςΕπικοινωνίες22-8
Δίκτυα3G / UMTS
•Ραδιοκυμματικόδίκτυο
•GSM EDGE RAN
–Περιοχή BSS
–Ελεγκτές BSC
–Ελεγκτές BTS
–384/144 Kbps
•Universal Terrestrial RAN
–Περιοχή RNS
–Ελεγκτές RNC
–Ελεγκτές Node-B
–TDDή FDD
–Πάνω από 2 Mbps
–Έλεγχος ισχύος
–Βελτιωμένες μεταβάσεις
RNS (UTRAN)
BSS (GERAN)
BTS
BSC
BTS
CN
Node B
RNC
Node B
UE
UE
UE
UE
ΤεχνολογίαΠολυμέσωνκαι ΠολυμεσικέςΕπικοινωνίες22-9
Πολυμεσικόυποσύστημα IP
•Πολυμεσικόυποσύστημα IP (IMS)
–Επεκτείνει τις βασικές υπηρεσίες μεταφοράς πακέτων
–Εγκαθίδρυση και έλεγχος συνεδριών με SIP
–Δέσμευση απαιτούμενων πόρων
•Παρεχόμενες ικανότητες (όχι εφαρμογές)
–Ταυτότητες άκρων
–Περιγραφές μέσων
–Υπηρεσίες πραγματικού χρόνου ανάμεσα σε ανθρώπους
–Υπηρεσίες ροής από μηχανή σε άνθρωπο
–Γενικευμένη διαχείριση ομάδων
–Γενικευμένη επικοινωνία ομάδων
•Υποστήριξη εφαρμογών
–Έλεγχος από εξωτερικό εξυπηρετητή εφαρμογών (AS)
–Ο ASέχει πρόσβαση στις παρεχόμενες ικανότητες
ΤεχνολογίαΠολυμέσωνκαι ΠολυμεσικέςΕπικοινωνίες22-10
Πολυμεσικόυποσύστημα IP
•Σχέσητου IMSμε το δίκτυο UMTS
–Υποσύστημα του CN
–Αξιοποιεί το πεδίο PSγια μεταφορά δεδομένων
–Συνεργάζεται με HSSκαι AS
Εφαρμογές
IMS
Πεδίο CS
HSS
GMSC
VMSC
Πεδίο PS
GGSN
SGSN
AS
CSCF
RAN
ΤεχνολογίαΠολυμέσωνκαι ΠολυμεσικέςΕπικοινωνίες22-11
Πολυμεσικόυποσύστημα IP
•Λειτουργίεςελέγχου εξυπηρετητή κλήσεων (CSCF)
–Πληρεξούσιος CSCF (P-CSCF)
–Εξυπηρετούσα CSCF (S-CSCF)
–ΕρωτήτριαCSCF (I-CSCF)
–Λειτουργία εντοπισμού συνδρομών (SLF)
MRFP
MRFC
CSCF
AS
MGCF
BGCF
HSS
SGW
MGW
SLF
Πεδίο PS
Διαδίκτυο
PSTN / ISDN
ΤεχνολογίαΠολυμέσωνκαι ΠολυμεσικέςΕπικοινωνίες22-12
Πολυμεσικόυποσύστημα IP
•Λειτουργίεςπου σχετίζονται με δεδομένα
–Λειτουργία επεξεργασίας πόρων μέσων (MRFP)
–Λειτουργία ελέγχου πόρων μέσων (MRFC)
–Επεξεργασία δεδομένων μέσα στο δίκτυο
–Υποστήριξη εφαρμογών που παρέχονται από AS
•Διαλειτουργικότητα
–Πύλη μέσων (MGW)
–Λειτουργία ελέγχου πύλης μέσων (MGCF)
–Πύλη σηματοδοσίας (SGW).
–Λειτουργία ελέγχου πύλης εξόδου (BGCF)
•Σηματοδοσία πάνω από SIP
–Τα μηνύματα περιέχουν προδιαγραφές SDP
•Μετάδοση δεδομένων πάνω από RTP
–Σε συνδυασμό με UDPκαι IP
ΤεχνολογίαΠολυμέσωνκαι ΠολυμεσικέςΕπικοινωνίες22-13
Πολυμεσικόυποσύστημα IP
•Εγγραφήτου χρήστη στις CSCF
–Αρχικά ενεργοποίηση ενός περιβάλλοντιςPDPσηματοδοσίας
–Εγγραφή του UEστην τοπική P-CSCF
–Επικοινωνία P-CSCFμε I-CSCFοικείου δικτύου
•Ερώτηση στην SLFγια εντοπισμό του HSS
–Επικοινωνία με την S-CSCFπου ορίζει ο HSS
UE
P-CSCF
I-CSCF
Επισκεπτόμενο δίκτυοΟικείο δίκτυο
S-CSCF
SLF
HSS
AS
ΤεχνολογίαΠολυμέσωνκαι ΠολυμεσικέςΕπικοινωνίες22-14
Πολυμεσικόυποσύστημα IP
Οικεία δίκτυα
Επισκεπτόμενα δίκτυα
P-CSCF
Καλών UE
Καλούμενος UE
P-CSCF
I-CSCF
S-CSCF
S-CSCF
I-CSCF
HSS
HSS
ΤεχνολογίαΠολυμέσωνκαι ΠολυμεσικέςΕπικοινωνίες22-15
Πολυμεσικήυπηρεσία (πολύ)εκπομπής
•Πολυμεσικήυπηρεσία (πολυ)εκπομπής (MBMS)
–Υποστήριξη πραγματικής πολυεκπομπήςσε δίκτυα UMTS
–Μόνο από τον GGSNπρος τους UEόμως
–Παλιότερα πολυεκπομπή= πολλαπλές μονοεκπομπές
–Οι GGSN και SGSNστέλνουν κάθε πακέτο μία μόνο φορά
–Στο ασύρματο μέσο χρησιμοποιείται η πιο οικονομική μέθοδος
•Εφαρμογές της MBMS
–Ροή πολυμέσων
–Αξιόπιστη διανομή αρχείων
•Τρόποι λειτουργίας
–Εκπομπή: χρέωση μόνο του αποστολέα
•Μπορεί να απενεργοποιηθεί τοπικά
–Πολυεκπομπή: χρέωση αποστολέα ή / και παραλήπτη
ΤεχνολογίαΠολυμέσωνκαι ΠολυμεσικέςΕπικοινωνίες22-16
Πολυμεσικήυπηρεσία (πολύ)εκπομπής
•Κέντρουπηρεσιών εκπομπής / πολυεκπομπής(BM-SC)
–Ελέγχει τις υπηρεσίες MBMS
–Λαμβάνει δεδομένα από εσωτερικούς ή εξωτερικούς παρόχους
–Μετάδοση δεδομένων μέσω του GGSN
•Επιλογή καναλιών στο RAN
–Για λίγους χρήστες συμφέρει η μονοεκπομπή!
•Τα κανάλια μονοεκπομπήςχρησιμοποιούν έλεγχο ισχύος
–Για πολλούς χρήστες συμφέρει η εκπομπή
UE
UE
UTRAN
GERAN
SGSN
GGSN
BM-SC
Εξωτερικός
πάροχος
Εσωτερικός
πάροχος
ΤεχνολογίαΠολυμέσωνκαι ΠολυμεσικέςΕπικοινωνίες22-17
Πολυμεσικήυπηρεσία (πολύ)εκπομπής
•ΦάσειςMBMS (εκπομπή)
–Ανακοίνωση, εκκίνηση, ενημέρωση, μεταφορά δεδομένων, τερματισμός
•Εκτελούνται για όλους τους UE
•Φάσεις MBMS (πολυεκπομπή)
–Εγγραφή, προσχώρηση, αποχώρηση
•Εκτελούνται για κάθε UE
Εγγραφή
Ανακοίνωση Υπηρεσίας
Μετάδοση Δεδομένων
Ενημέρωση MBMS
Εκκίνηση Συνεδρίας
Προσχώρηση
Τερματισμός Συνεδρίας
Αποχώρηση
Ανακοίνωση Υπηρεσίας
Μετάδοση Δεδομένων
Ενημέρωση MBMS
Εκκίνηση Συνεδρίας
Τερματισμός Συνεδρίας
ΤεχνολογίαΠολυμέσωνκαι ΠολυμεσικέςΕπικοινωνίες22-18
Πολυμεσικήυπηρεσία (πολύ)εκπομπής
•Δημιουργίακαναλιών στο RAN
–Το δίκτυο γενικά δεν παρακολουθεί όλους τους UE
–Μόνο όσοι έχουν συνδέσεις σηματοδοσίας παρακολουθούνται
–Κατά την έναρξη συνεδρίας πρέπει να δημιουργηθούν κανάλια
–Πώς θα μάθουμε πόσοι χρήστες υπάρχουν;
•Μέτρηση UE
–Αποστολή μηνύματος στους ενδιαφερόμενους UE
–Εγκαθίδρυση σύνδεσης σηματοδοσίας με κάποια πιθανότητα
–Εκτίμηση του πλήθους με βάση την πιθανότητα
•Δένδρα διανομής MBMS
–Το δίκτυο έχει δενδρική μορφή
–Δημιουργία δένδρου προς τους ενδιαφερόμενους UE
–Χρήση περιβαλλόντων UEκαι περιβαλλόντων φορέα
ΤεχνολογίαΠολυμέσωνκαι ΠολυμεσικέςΕπικοινωνίες22-19
Ποιότηταυπηρεσίας
•Τέσσεριςκλάσεις υπηρεσιών
–Διαφορετικές παράμετροι ανά κλάση
XΕνημέρωσησηματοδοσίας
XΠροτεραιότηταδιαχείρισηςκίνησης
XXΠεριγραφήστατιστικώνπηγής
XXΠληροφορίεςμορφότυπουπακέτων
XXΌριοκαθυστέρησηςμετάδοσης
XXΕγγυημένοςρυθμόςμετάδοσης
XXXXΠροτεραιότηταεγκαθίδρυσης/διατήρησης
XXXXΠαράδοσηεσφαλμένωνπακέτων
XXXXΣειράμετάδοσης
XXXXΥπολειμματικόποσοστόσφαλμάτων
XXXXΠοσοστόεσφαλμένωνπακέτων
XXXXΜέγιστομέγεθοςπακέτων
XXXXΜέγιστοςρυθμόςμετάδοσης
ΠαρασκηνίουΑλληλεπίδρασηςΡοήςΣυνομιλίαςΚλάσηυπηρεσίας
ΤεχνολογίαΠολυμέσωνκαι ΠολυμεσικέςΕπικοινωνίες22-20
Ποιότηταυπηρεσίας
•Ποιότηταυπηρεσίας MBMS
–Μόνο κλάσεις ροής η παρασκηνίου (μονόδρομες)
–Ίδιες παράμετροι σε όλο το δένδρο
•Καθορίζονται από τον BM-SCκατά την έναρξη συνόδου
•Δεν μπορούν να μεταβληθούν στη συνέχεια
•Περιγραφή συνόδων IMS
–Προδιαγραφές SDPστα μηνύματα SIP
–Ανταλλάσσονται μέσω περιβάλλοντος PDP σηματοδοσίας
–Δευτερεύοντα περιβάλλοντα PDPγια κάθε μέσο
–Χρήση φίλτρου για ταίριασμα πακέτων με περιβάλλοντα
•Υλοποίηση ποιότητας υπηρεσίας
–Εξαρτάται από τον πάροχο
–Προτείνεται αρχιτεκτονική βασιζόμενη σε πολιτικές
ΤεχνολογίαΠολυμέσωνκαι ΠολυμεσικέςΕπικοινωνίες22-21
Ποιότηταυπηρεσίας
•Λειτουργίακαθορισμού πολιτικής (PDF)
–Παρεμβαίνει στη σηματοδοσία SIP
–Ανακτά κανόνες πολιτικής από PIB
–Μεταφράζει τους κανόνες σε εντολές διάρθρωσης
•Λειτουργία επιβολής πολιτικής (PEF)
–Υλοποιεί τις επιθυμητές πολιτικές
–Επικοινωνεί με PDFμέσω COPS-PR
GGSN
UE
P-CSCF
PDF
PEF
SIP
PIB
Δεδομένα
Διαδίκτυο
Δεδομένα
SIPCOPS-PR
ΤεχνολογίαΠολυμέσωνκαι ΠολυμεσικέςΕπικοινωνίες22-22
Ποιότηταυπηρεσίας
•Παράδειγμαεγκαθίδρυσης
–Υλοποίηση πύλης από PEF
–Έγκριση συνεδρίας από PDF
–Δημιουργία περιβαλλόντων PDP από UE
–Επιβεβαίωση έγκρισης από PDF
P-CSCF
S-CSCF
UE
PCF
GGSN
S-CSCF
PCF
GGSN
P-CSCF
UE
COPS-PR
SIPSIP
SIPSIPSIP
COPS-PR
ΔεδομέναΔεδομέναΔεδομένα
PDF
PDF