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Arquitectura IMS

ARQUITECTURA IMS

1. ORGANICACIÓN DE LA ARQUITECTURA

El grupo 3GPP fue el desarrollador de la tecnología 3G basadas en el estándar GSM y GPRS, y definió IMS como parte de su arquitectura de red. El grupo 3GPP2 en tanto, se ha encargado de desarrollar dicha tecnología, basada en estándares CDMA2000 e IS-41, y a sí mismo desarrolla el sistema IMS en sus redes, en función de lo establecido por el grupo 3GPP. Por lo mismo existen dos arquitecturas IMS similares, cada una desarrollada por uno de estos grupos.

La arquitectura genérica del IMS soporta la comunicación entre equipos que utilizan SIP para la señalización y la administración de sesiones, además de los protocolos ‘Diameter’ y Megaco/H.248’ para operaciones y manejo de recursos multimedia respectivamente. Parte fundamental de la arquitectura IMS está compuesta por los servidores de aplicación, quienes se encargan de: invocar los servicios, identificar qué señalización es requerida y de qué forma los servicios interactúan ente sí.

Básicamente está organizada en tres capas:

  • Capa de aplicaciones: contiene las plataformas de servicios (ej.: PoC, SMSC, servicios de localización LBS, servicios de mensajería, servicios de video, etc.).
  • Capa de control: responsable del control de las sesiones, incluyendo su establecimiento. El Soft Switch es el elemento principal en esta capa.
  • Capa de acceso: es la que incluye los diversos medios de acceso a la red, incluyendo interfaces wireless (UMTS, WIFI, GPRS) y cableadas (xDSL, dialup).

En la figura que se presenta a continuación se representa el modelo de capas descrito arriba. Se intenta dejar claro las diferencias entre cada una de las capas mencionadas.

 

2. COMPONENTES EN DETALLE DE LA ARQUITECTURA

A continuación se representa la arquitectura del IP Multimedia Subsystem tal y como se establece en el estándar del 3GPP. Se muestran las funciones e interfaces más importantes.

 

2.1. Call Session Control Function (CSCF)

El elemento Serving CSCF gerencia las sesiones SIP y coordina con otros elementos de la red el control de las llamadas/sesiones. El S-CSCF es responsable por las seguientes funciones:

  • Registro SIP – procesa solicitaciones de registro SIP (SIP REGe de datos y condición de suscriptores durante la duración de la sesión de registro;
  • Control de la Sesión – ejecuta el establecimiento de la llamada/sesión, modificación y terminación;
  • Control de Servicio – interactúa con los Servidores de Aplicación (Application Server) para soporte de servicios y aplicaciones;
  • Monitoreo de la llamada y generación de registros de tarifación (billetes);
  • Provee seguridad para la sesión.

El Proxy CSCF es el primer contacto para que un móvil SIP obtenga acceso a la red IMS a partir de una red orientada a paquetes. El elemento P-CSCF:

  • Provee el roteamiento SIP entre los móviles SIP y la red IMS;
  • Ejecuta la política de control definida por la operadora de la red;
  • Coordina con la red de acceso, autorizando el control de recursos y calidad de las llamadas/sesiones (QoS);
  • Adicionalmente, operadores pueden ofrecer localmente servicios controlados por el PCSCF. Para servicios que son ofrecidos por la red IMS de origen ( Home Network ), el PCSCF repasa la señalización SIP para el servidor IMS en la red de origen.

El Interrogating-CSCF es el punto de contacto en la red de un operador para todas las conexiones destinadas a un suscriptor de la red de este operador, o para un suscriptor visitando su red. Pueden existir múltiplos I-CSCF en una red. Las funciones ejecutadas por el I-CSCF son:

  • Designar un S-CSCF para un usuario ejecutando un registro SIP;
  • Rotear una requisición SIP recebida de otra red en dirección al S-CSCF;
  • Obtener del HSS (Home Subscriber Subsystem) la dirección del S-CSCF;
  • Encaminar la requisición SIP o respuesta al S-CSCF determinada en el estagio arriba;
  • Encaminar la requisición SIP o respuesta para la designación óptima del MGW ( Home Control of roamers).
  • Enviar requisiciones/respuestas SIP al I-CSCF en una red de otro operador para designación óptima de un Media Gateway (MGW), para terminación de una llamada en la red pública conmutada (STFC).

Al ejecutar estas funciones citadas arriba, el operador puede usar el I-CSCF u otras técnicas para ocultar la configuración, capacidad y topología de su propia red del mundo externo. Cuando el I-CSCF es escogido para ocultar la configuración de la red, entonces para sesiones cruzando diferentes redes, el I-CSCF puede enviar requisiciones/respuestas SIP para otro I-CSCF (permitiendo la independencia de configuración entre redes).

2.2. Breakout Gateway Control Function (BGCF)

El BGCF selecciona la red en la cual el acceso a la red pública conmutada (STFC) debe ocurrir. Si el BGCF determina que el acceso va a ocurrir en la misma red en donde el BGCF está localizado, entonces el BGCF selecciona un MGCF. El MGCF será responsable por el interfuncionamiento con la red STFC. Si el punto de acceso está en otra red, el BGCF enviará la señalización de esta sesión a un BGCF o MGCF (dependiendo de la configuración) en la otra red. El objetivo final es minimizar el recorrido de la llamada/sesión.

2.3. Media Gateway Control Function (MGCF)

El MGCF provee la función de interfuncionamiento de señalización entre los elementos de la red IMS y las redes legadas (STFC). El MGCF controla un conjunto de MGWs a través de la señalización H.248. La señalización H.248 permite el establecimiento de recorridos para las sesiones que necesitan interfuncionamiento (bajo la perspectiva de tráfico) entre la STFC y la red IMS.

2.4. Multimedia Resource Function Controller (MRFC)

El MFRC controla los recursos de media del elemento MultiMedia Resource Function Processor (MRFP). Por ejemplo, recursos necesarios para proveer tonos, anuncios y conferencia.

2.5. Signaling gateway

Provee la conversión de señalización en ambas direcciones en la capa de transporte entre SS7 y señalización basada en IP (por ejemplo ISUP/SS7 e ISUP/SCTP/IP).

2.6. Policy decision function (PDF)

PDF es la función lógica que implementa la decisión en relación a la política a ser aplicada, y hace uso de mecanismos de QoS en la capa de conectividad IP.

2.7. Home Subscriber Server (HSS)

El HSS contiene la principal base de datos, con los datos de todos los usuarios (incluyendo servicios autorizados), el cual varias entidades lógicas de control (CSCF) acceden al gerenciar los suscriptores. El HSS contiene los datos del usuario, que son pasados al S-CSCF, y almacena la información temporaria con la localización del S-CSCF donde el usuario está registrado en un dado momento.

 

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