Janvier 2008 – Master Pro RADI

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1 Janvier 2008 – Master Pro RADI
Introduction à la ToIP Janvier 2008 – Master Pro RADI

2 Agenda ToIP/VoIP Les protocoles Les architectures IMS
Pourquoi sur IP ? Les business models Les services Les architectures Les protocoles Les codecs H.323, SIP, MGCP Le bon protocole au bon endroit Les architectures IMS D’abord on démarre sur des services et des business models. On utilise alors la bonne techno au bon endroit pour parvenir à ses fins. On ne fait pas de la technique pour faire de la technique.

3 Vue d’ensemble Les services Architecture NGN Les protocoles en jeu Architecture IMS

4 Pourquoi la VoIP/ToIP ? VoIP = Voice over IP ToIP = Telephony 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 = MEO d’applications téléphoniques et informatiques) Un seul même réseau à manager Economie de coûts Ce n’est pas synonyme de plus de services La VoIP présente sur certains backbones avant l’apparition d’offres ToIP Utilisée en cœur pas les opérateurs traditionnels ToIP: l’opportunité pour les opérateurs data de proposer un autre service Utilisée comme service différenciateur, puis pour fidéliser A permis l’émergence d’opérateurs alternatifs Maintenant un « must have » Le couplage téléphonie informatique (CTI) est un ensemble des techniques permettant la mise en œuvre d'applications reposant sur un interfonctionnement d'applicatifs informatiques et d'applicatifs téléphoniques. (source Wikipedia).

5 Enjeux et stratégies Opérateurs traditionnels Opérateurs Alternatifs
Les opérateurs historiques Peu d’engouement initialement, mais il a bien fallu suivre… Potentiellement un danger pour leur métier principal Ont raté le premier virage, mais vont se rattraper avec l’IMS ? Opérateurs Alternatifs Opérateurs de data: On démarre en IP, on finit par de la voix Ca ne coute pas plus cher en exploitation, ce n’est qu’une application IP Ne fournit pas le service dit de « première ligne » En particulier, numéros d’urgence A été un tremplin pour le dégroupage Possibilité d’être opérateur sans offrir l’accès IP (skype, les integrateurs, etc…) 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)

6 Les business models Trois marchés:
Le résidentiel Le monde de l’entreprise Le transit (interconnexion de réseau) Des besoins différents et donc des approches différentes Hormis pour le transit, la stratégie est la même Capter le client Lui faire utiliser de plus en plus de services Et les faire payer

7 Vue d’ensemble Les services Architecture NGN Les protocoles en jeu Architecture IMS

8 Le monde résidentiel A explosé grâce aux FAI devenus opérateurs alternatifs Free, le pionnier en France MGCP en accès, mais en TDM en cœur Fastweb (Italie), pionnier du Triple Play Fastweb est initialement un FAI (100Mbps en ethernet to the home) Propose une offre data + téléphonie + video on demand/télévision Switch possible en appel vidéo sur simple appui d’une touche sur sa set top box Initialement en offre de 2eme ligne, maintenant 1ere Les opérateurs historiques ont suivi Wanadoo/Orange, pas le premier mais le plus gros Stratégie de 2eme ligne initialement affichée Mais la migration est bien amorcée ~5.5 millions de lignes VoIP en France, +130% en 1 an ~50% des accès ADSL (chiffres 2006) Que d’évolutions en seulement 1 an !

9 Le monde résidentiel (chiffres 2007) - www.arcep.f
Que d’évolutions en seulement 1 an !

10 Les services résidentiels
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 Voic (ou Vidéomail) dans le réseau, avec notifications mail 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 Fonctionnel légal LNP (Local Number Portability) Lawful interception (Service d’écoute téléphonique/vidéo/fax)

11 Le Business Trunking Une première approche Entreprise en VoIP
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 Premier contact avec 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 final Les services class 5 sont gérés par son PBX Au fait, un IP PBX ça fait pas nécessairement de la VoIP côté poste; en parler.

12 Le Centrex Le Graal de la ToIP d’entreprise
Service Téléphonique hébergé par l’opérateur 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 Possibilité d’avoir du matériel dédié si nécessaire 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

13 Services d’entreprise
En Business Trunking, limités à ceux de Classe 4 Least cost routing (pour le client) Routage privé intra-entreprise (VPN VoIP) Local Breakout gateway LNP En Centrex, ceux d’un PBX et plus Services indifférenciés en voix ou en vidéo CLIP/R, CNIP/R, COLP/CONP Masquage évolué de numéros Transferts/garde/conférence Call pickup (interception d’appel présenté) Groupement de postes CFNR/B/U/F Voic , Voice/Web Portal, FCA (Feature Code Activation) CCBS, express messaging Numéros abrégés Adaptateur CTI TAPI, click to dial Applications « standardiste » Services avancés en MGCP Indications au décroché Indications visuelle sur le poste, navigation dans l’annuaire d’entreprise ou personnel, supervision de lignes, application web quelconque sur l’écran du poste Convergence fixe / mobile / présence / Messagerie instantannée

14 Les services de transit
Routage pur et dur (Class 4 routing) Interconnexions entre plusieurs réseaux d’opérateurs différents Pas d’utilisateurs finaux dessus Redondances des liens 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 Translation de protocole de cœur SIP/H.323 Permet d’interconnecter des réseaux avec des choix techniques différents La plupart de ces fonctions sont également à assurer dans les réseaux « terminaux » (ayant une couche d’accès et des utilisateurs finaux)

15 Le routage VoIP Routage Network Announcement
A 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 (CCS chez Comverse LOB Netcentrex) 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 Announcement La 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

16 Scalabilité, fiabilité
Les opérateurs attendent la même robustesse d’un système ToIP que d’un système traditionnel Disponibilité: 99,999% (1 appel perdu sur 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) Mieux adapté aux modes circuit et non paquet Problèmes possibles de performances sur des solutions 100% logicielles Problèmes possibles de densité Utiliser beaucoup de machine prend de la place et consomme de l’énergie Les opérateurs ne sont pas prêts à réinvestir autant qu’en téléphonie classique Une voie tout de même : la virtualisation (vmware, Xen, etc…)

17 Les services media Fournissent aussi bien des applications résidentielles que business Des serveurs IP sont souvent présents derrière les applications en téléphonie classique En particulier en vidéo 3G Les services media peuvent Etre hébergés dans le cœur de réseau (et faire partie de l’offre de base) Voice/Video Portals de configuration de sa ligne Ou comme un endpoint comme un autre Services audiotel, banque, … L’explosion des services vidéo est à prévoir avec la 3G Et ce ne sont pas les appli bancaires qui vont y attirer les foules Très faciles à développer grâce à VoiceXML 2007, le marché n’a pas encore décollé – décollera-t-il?

18 Vue d’ensemble Les services Architectures NGN Les protocoles en jeu Architecture IMS

19 Next Generation Networking
NGN = Next Generation Networking Un réseau paquet (et non circuit) Offrant des services de télécommunications Décorélant la signalisation du transport En pratique Un coeur VoIP SIP ou H.323 Rendu accessible par les utilisateurs par un accès ADSL Cable En IP

20 Architectures typiques
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

21 Signalisation & Media (1)
Core Network Core Protocol Signalling Access Access Protocol A B Media Cas de base

22 Signalisation & Media (2)
Core Network Core Protocol Signalling Access Access Protocol A Media With Proxy B Cas dans le monde réel Le seul à pouvoir passer les GW NAT résidentielles

23 Eléments réseaux typiques
Network B PSTN, other VoIP Network A PSTN, other VoIP Edge GW, SBC Edge GW, SBC Media Servers & services IP-PBX endpoints Core network: Signalling management (CCS) IP-PBX Call Agent Access GW, SBC endpoints PABX MGCP « endpoints » AGK endpoints Registrar /Proxy SIP endpoints H.323 endpoints

24 Les différents éléments d’archi
Utilisateurs Terminaux IP Softphones (sur PC ou terminal mobile) CPE (Customer Premises Equipment) = passerelle analogique, la « box » IP-PBX Media servers Couche d’accès (Access equipment) Accès Gatekeeper (AGK) SIP Registrar, Proxy Session Border Controller (SBC) Access GW Liée aux DSLAMs ou à un réseau Cable, managé en H.248 ou MGCP Réseau cœur (Core) Call Controller (Call Control Server – CCS – chez Netcentrex) Media servers (services réseaux) Legal equipments (Lawful interception, LNP servers) Couche d’interconnexion (Edge/Border equipment) SBC (défini plus loin) Passerelle (Gateway), convertisseurs de sig ou transcodeurs Equipements opérateurs (service providers) OSS (surveillance), BSS (facturation, provisioning) En cœur ou en extérieur via des accès privilégiés

25 Les équipements utilisateur
« Residential Gateway » « Analog to VoIP converter », typically multi ports. This is a CPE (Customer’s Premises Equipment), a part of the network that is located at Customer’s (livebox/freebox/nbox) Plug typical analog phone(s) or faxes on it. H.323 (ATA, Livebox), SIP (ATA, Zyxel AOL, …), MGCP (Audiocodes, Dlink, ATA, …) Typically used for residential or SOHO (Small Office - Home Office) market Endpoints Full IP hardware (IPPhone), using SIP or H.323 protocol MGCP gateways, aka MGCP endpoints MGCP-speaking, they are « gateways ». Full IP hardware (IPPhone), using MGCP protocol, such as Swissvoice IP10s, Cisco 7940/60 Softphone Full IP software, H.323/SIP/MGCP protocol, that uses multimedia capabilities of the hosting PC to add services that IP Phone may not render so easily (T.120, Video) IP PBX Business Trunking Media Servers IVR (Interactive Voice Response) servers for banking/services/entertainment applications hosted by a content or service provider

26 La couche d’accès On AGK On SIP Registrars (typically Proxies as well)
H.323 endpoints (netmeeting, openphone, Siemens, e-conf…) These endpoints can also direclty attack the CCS, because using the same protocol as the core network -> good for tests Registrations are managed by the AGK The AGK may also add additional authentication controls The AGK serves as a directory to locate a called endpoint (Fastweb model) AGK: Cisco 3600, OpenGatekeeper, RadVision GK, NeoXBC, … On SIP Registrars (typically Proxies as well) Same as the AGK, but for the SIP protocol. SIP endpoints (IP10s, e-conf, Zyxel Residential gateways, …) May also routes the call signalling (the SIP Proxy function) Cisco 3600, SAU-SIP (with embedded SIP Proxy function and additional Class 5 services), NeoXBC, …

27 La couche d’accès (2) MGCP Call Agent SBC/Access Gateways
Controls MGCP « endpoints » Provides additional Class 5 services Audio services (transfers/hold/conf3), CTI links May route the RTP streams SBC/Access Gateways Route/Act as a proxy for calls to/from one or multiple IP-PBX Provides security features (filtering IP addresses, NAT, routing RTP) H.323 or SIP A different protocol may be used in Access and Core layers Better security Better flexibility: the right protocol at the right place for the right services We’ll see later why SIP is not that simple and adapted to every situation

28 Le réseau coeur Manage all the signalling between the border elements
Contrary to PSTN networks, VoIP core networks only manage Call Signalling, and not media Core and access protocols may be different And they are – different requirements lead to different solutions Include Network Announcement Servers (NAF) Protocol Translators Lawful Interception equipment, with standard interfaces (hi-1/2/3) Accesses to LNP databases

29 La couche d’interco Edge Gateways Interconnect two networks
Either VoIP/PSTN ISDN or SS7 gateways These gateways may be H.323-registered onto an Edge Gatekeeper (EGK) Or VoIP/VoIP SBC = Session Border Controller for a single point of control of the traffic between the networks They are redounded and scalable SBCs typically scale as an ALG (Application Level Gateway) and multiple MP SS7 gateways are typically MGCP-based. Thus, attached to a Call Agent which controls them and interfaces H.323/SIP Core signaling May use SIGTRAN (SCTP) to control a Signalling Gateway and MGCP for a Media Gateway.

30 Les équipements opérateurs
Surveillance réseaux Agents et clients SNMP Firewalls, routeurs Systèmes de provisioning Interface entre le système d’information de l’opérateur et les équipement de contrôle d’appel et d’enregistrements Il n’existe pas d’API normalisée pour les déclarations/management des lignes/postes Interfaces selon les éditeurs de solutions VoIP Systèmes de facturation Serveurs Radius (ou Diameter en IMS) souvent utilisés en conjonction avec les contrôleurs d’appels La facturation est un sous-système très complexe et essentiel Notamment pour la traçabilité légale Systèmes de distribution des fichiers de conf Les configurations statiques d’endpoints ne sont pas envisageables à grande échelle Typiquement ils sont bootés en DHCP puis vont récupérer des conf sur des serveurs FTP ou TFTP Leur permet de savoir où et comment s’enregistrer (sur AGK/Proxy/Call Agent) Rendu presque caduque en IMS (la notion d’endpoint n’existe plus vraiment)

31 Question surprise Un(e) volontaire pour venir tracer les flux de sig et d’audio sur un appel sortant D’un endpoint derrière un PBX vers un réseau PSTN distant D’un endpoint derrière un Proxy/Registrar vers un endpoint sur ce même Proxy/Registrar

32 Ex d’archi Résidentielle

33 Exemple d’architecture (2)
Remote Subscribers AGK01 AGK BS NATed site MGCP Domain Managed by SAU through SBC SBC x AGK AGK02 PSTN GW x Site 2 x BS Trunk BS Trunk x BS Trunk MGCP IP Domain BS : Managed by SAU Site E2 2 PTU Site 1 MGCP IP Domain BS : Managed by SAU Site E2 1

34 Vue d’ensemble Les services Architectures NGN Les protocoles en jeu Architecture IMS

35 Les protocoles VoIP La signalisation & le transport temps réel
Trois grands protocoles H.323 (ITU) Celui qui a rendu les choses possibles SIP (Session Initiation Protocol) (IETF) Celui qui s’impose maintenant grâce à IMS et à sa complexité croissante MGCP (Media Gateway Control Protocol) (ITU et IETF) Se remplacera (peut-être) volontiers par du H.248/MEGACO en IMS Signalisation Etablissement de la logique d’appel H.323/H.225, SIP, MGCP Négociation des canaux de transmissions temps réel (voix ou vidéo ou data) H.323/H.245, SDP Transport temps réel… RTP (Real Time Protocol) – udp RTCP (Real Time Control Protocol) – udp Utilisé par tous les protocoles de signalisations … de données encodées via des Coders Indépendant du protocole de signalisation

36 (Resource Reservation Protocol)
Les protocoles VoIP Signaling Quality of Service Media Transport RSVP (Resource Reservation Protocol) Media coders (H.264, G.711a) Application H.323 SIP H.248 MGCP RTCP RTP Transport TCP UDP Network IPv4, IPv6

37 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 performant De 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) Pour les réseaux opérateurs.

38 Les codecs Les codecs audio Les petits plus G.711 G.729 G.723
64 kbits, 8Khz / 8 bits non compressé. Excellente qualité. Existe en 2 lois d’encodage: alaw (plutôt européen) et ulaw (plutôt américain) Supporté par tous les postes. Pas de perte depuis le PSTN (l’ISDN l’utilise). G.729 G.723 Et bien d’autres encore Les endpoints doivent supporter ces codecs Moins ils en supportent, moins ils sont chers. Les standards imposent des supports minimum (AMR faible qualité, G711) Les petits plus Détection & Compression des silences (35% d’une conversation) Bruit de confort (Comfort Noise) pour compenser

39 Les codecs (2) Codeur Technique Temporelle PCM MICDA
Analyse et synthèse RPE-LTP CELP Paramétrique LPC Analyse Synthèse LD-CELP Analyse et Synthèse CS-CELP Analyse et synthèse MP-MLQ-ACELP Norme/ standard G.711 G.726 GSM 06-10 DOD FS1016 LPC10 FS1015 G.728 G.729 G.723.1 Débit 64 kbits/s 32 kbits/s 13 kbits/s 4,8 kbits/s 2,4 kbits/s 16 kbits/s 8 kbits/s 6,3 et 5,3 kbits/s Qualité (MOS Mean Opinion Score) 4,2 4,0 3,6 3,5 2,3 3,9/3,7 Délai codeur + décodeur 125 µs            300 µs              50 ms 3 ms 30 ms 90 ms Complexité MIPS (Million instructions / s) 0,1 12,0 2,5 16,0 7,0 33,0 20,0

40 Les codecs vidéo H.261 pour les anciens vidéophones ISDN H.320 Multiple de 64kbits (canal D ISDN) QCIF (176x144) ou CIF (352x288) (CIF = Common Intermediate Format et Q = Quart ) Audio en sus (G.723 ou G.729) H.263 Similaire au H.261 mais permet de descendre en dessous de 64kbits SQCIF 128x96 (SQ = Sous Quart) QCIF 176x144 Optionnels: CIF: 352x288 4CIF: 704x576 16CIF 1408x1152 Audio en sus (typiquement de l’AMR narrow band) On peut l’utiliser en QCIF en H.324m (transit vidéo sur de l’ISDN, utilisé en interco 3G): il reste alors 43 kbits pour faire passer la vidéo, et ça marche ! Existe en version H.263+ (v2), recommandé en 3GPP H.264 IUT + MPEG = ISO/IEC /MPEG-4 AVC (Part 10) = H.26L En QCIF, entre 50 et 100 kbits Utilisé aussi en HD Très consommateur en ressource Audio typique: AAC ou AMR large band Commence à s’imposer dans les faits, mais non imposé par les standards

41 Les codecs data T.120 T.38 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 négo T.38 démarre en audio, puis on switche sur du T.38. Expérience personnelle: T.120 jamais rencontré encore dans le monde réel

42 Les protocoles de contrôle d’appel
Deux grandes familles de protocoles Intelligence dans le poste SIP, H.323 Poste “bête” (et intelligence dans le réseau) MGCP, H.248/MEGACO 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) Tout plein de finesses Transmissions des informations d’ouverture de canaux décalés dans le temps Mode “fast connect” (faststart) ou “slow start” Ouvertures de canaux semi-directionnelles Remote ringback tone, … Renégociations de flux Ouvertures de nouveaux canaux (ajout de vidéo), changement de codec, transferts, …

43 H.323 Protocole ITU qui en est à sa version 5
Il paraît qu’il est complexe Il y a plus simple, c’est sûr Il paraît qu’il est mort car SIP le remplace 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. Cependant les opérateurs qui ont investi il y a 5 ans dans le cœurs H.323 ne lachent pas comme ça. 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. Vu qu’il y a moins de vendors qu’en SIP, l’interco se fait plutôt pas trop mal 

44 Translation of data and signaling Multipoint Conferences
H.323: les entités en jeu Campus Gateway Switch / Router Gateway Translation of data and signaling Internet H.323 Terminal Address Translation Admission Control Bandwidth Control Zone Management Gatekeeper Enterprise Network PSTN ISDN MCU Multipoint Conferences Wireless

45 H.323: vue d’ensemble Les cas les plus classiques d’utilisations actuelles Mode dit “Indirect” On passe par une entité, le GK, pour résoudre l’IP de notre destination On utilise le protocole RAS pour s’enregistrer et demander à passer notre appel Gestion des associations IP/Aliases RRQ/RCF ou RRJ, avec vérification H.235 possible Demande d’Admission ARQ/ACF ou ARJ, côté appelant et appelé Permet l’allocation de la BP L’ACF donne l’IP à utiliser (résolution alias/IP) pour la partie Q.931 Fin d’appel DRQ/DCF, côté appelant et appelé Désalloue les ressources de BP Demande de faire confiance à l’endpoint La partie Q.931 est dirigée vers un équipe de routage et non vers la destination Pour application des services Class 5 Mode dit “Slow start” La négo des canaux en H.245 se fait explicitement dans un second temps, après la Q.931 Mode dit “Fast start” Une négo minimale des canaux H.245 se fait en tunnel lors de l’établissement Q.931

46 Messages Q.931 Messages Q.931 typiques (tcp/1720)
-> Setup callingPartyNumber -> calledPartyNumber [redirectingNumber] sourceAliases -> destinationAliases callID et confID comme corrélateurs d’appels Multiplexage possible dans une même connexion tcp <- Call Proceeding Optionnel [confirmation de prise en compte du traitement du message Setup] <- Alerting [ok, le poste sonne] Déclenche un ringback tone sur l’appelant <- Connect [ok, le poste a décroché] Maintenant, on peut négocier les flux, on transmet donc une adresse H.245 … <- ou -> Release Complete Fin d’appel, avec une cause Q.850 utile lors d’un échec de connexion, donc avant un Connect Messages additionnels intéressants <- Progress [ne change pas la machine à état de l’appelant] [permet de déclencher une négociation de flux pour un ringback tone distant par exemple] -> et <- Facility Permet de déclencher une ouverture H.245 si l’adresse H.245 n’a pas été transmise avant Permet aussi de tunneler du H.245 si le mode “H.245 tunneling” est supporté (évite une autre connexion TCP dont le port n’est pas maitrisé par les firewalls)

47 Messages H.245 Messages de bases (tcp, port variable tel que négocié en H.225/Q.931) -> et <- TCS (Terminal Capability Set) On annonce les capacités que l’on sait recevoir Via des structures d’arbres (des set) Par exemple (vidéo basse qualité et audio basse qualité) OU (audio haute qualité) Un dans chaque sens Acquitté par un TCS Ack Il est dit “Null” si le TCS ne contient aucune capacity; permet alors la renégociation de flux -> ou <- MSD (Master Slave Determination) Ne sert plus à rien en pratique, utile pour les services multi points, pour les échanges de clés H.235 -> et <- OLC (Open Logical Channel) Ouvre un canal pour envoyer un codec parmi ceux que l’autre partie a transmis dans son TCS (en indiquant un RTCP/RR) On répond par un OLC Ack qui indique sur quel port RTP on veut recevoir le flux (plus RTCP/SR), lorsqu’on est prêt -> et <- UserInputIndication DTMF, sur un canal déjà ouvert En mode FastStart, un OLC est donné dans le Setup Et un autre “retour” dans l’Alerting ou Progress ou Connect Une négo H.245 a toujours lieu post Connect au plus tard Pour négocier par exemple les channels DTMF

48 Call Flow H.323 (Slow start, non RAS)
Alice Ip: Bob Ip : TCP connection SETUP H.225 (over TCP) Connect (H245 Address) TCP connection H.245 (over TCP) H245 Messages Open Logical Channels RTCP address RTP &RTCP addresses RTCP address RTCP & RTP addresses RTP stream Media (over UDP) RTCP stream

49 Enregistrements RAS Endpoint A GK Endpoint B RRQ (IPA, telA) RCF
RRQ (IPB, telB) RCF URQ (IPA, telA) UCF Parler du mode Faststart au passage

50 Call flow sur une architecture réelle
Les Registrations et Admissions se font sur les AGK Côté endpoints exlusivement Les RRQ génèrent beaucoup de trafic, les AGK sont là pour les absorber (et les traiter) Il faut 1 AGK pour 2k à 10k endpoints. Les déploiements réels peuvent en utiliser plusieurs centaines pour un seul contrôleur d’appel. Les seuls messages RAS dans le cœur de réseau sont des LRQ (Location Request) Permet aux AGK de savoir à quel contrôleur d’appel s’adresser Gestion des redondances Répartition de charge Gestion de zones Permet au cœur de réseau de connaître l’IP de la destination On se sert des AGK comme des annuaires (alias -> IP) Les AGK peuvent aussi intégrer une fonction de Media Proxy Dans ce cas, il faut qu’ils puissent capturer le H.225 (pourquoi ?)

51 Call flow sur une architecture réelle (2)
Endpoint A AGK CCS AGK Endpoint B ARQ LRQ/LCF ACF Setup Call Proceeding LRQ/LCF Setup ARQ/ACF Alerting Connect H RTP Parler du mode Faststart au passage Release Complete DRQ/DCF DRQ/DCF

52 Call flow sur une architecture réelle (3)
Endpoint A AGK/Proxy CCS AGK/Proxy Endpoint B ARQ LRQ/LCF ACF Setup Call Proceeding LRQ/LCF Setup ARQ/ACF Alerting Connect H RTP Parler du mode Faststart au passage Release Complete DRQ/DCF DRQ/DCF

53 SIP: vue d’ensemble Standard IETF A l’origine très simple et séduisant
RFC2543 Codage texte, lisible par l’homme Peu de messages Puis remplacé par la RFC3261 Corrige quelques bugs & comportements précis Ajoute le support obligatoire de TCP Avec switch de UDP vers TCP dès que l’on dépasse une certaine taille de paquet Typiquement le dépassement de MTU-200 (fragmentation IP) De nombreuses RFC viennent se greffer dessus Rajoutant du fonctionnel Modèle de Subscribe/Notify (utilisé pour la présence, entre autre) Instant Messaging Tunneling ISUP/SS7 (SIP-T, SIP-I) Support des tel-URI Lourdement amendé pour les besoins d’IMS Et donc de la complexité On ne dit plus “SIP compliant” mais il faut lister les RFC que l’on supporte

54 SIP: les entités en jeu Endpoints (softphones, IP Phone, CPE, …)
Intelligentes, fournissant des services de renvois, transferts, voire conf3 Mais très difficiles à faire interopérer de part toutes les nuances de SIP Proxy Relaie les messages de sig d’appel Il existe les implémentations “stateless”, qui forwardent sans garder de contexte d’appels Et des “stateful”, plus intelligentes, pouvant fortement influencer l’appel par l’ajout/délai de services L’implémentation la plus courante est maintenant dite B2BUA (Back to Back User Agent) Registrar Se contente de gérer les enregistrement (REGISTER), ie le mapping IP (Contact) / Alias (SIP URI); va alors updater un Location Server avec cette info Redirect Server Fonction typiquement associée à un Registrar + Location, fournissant via un 302 MOVED l’IP à joindre pour joindre une SIP URI Location + Registrar + Redirect = Equivalent d’un AGK Dans le monde réel, on trouvera plutôt toutes les fonctions sur un même équipement

55 SIP Architecture SIP Location Server SIP Redirect Server
SIP Proxy Server IP Network SIP Registrar SIP terminal SIP terminal

56 SIP, structure Notion de transactions Notion de dialogue
Un peu comme en HTTP A une requête doit correspondre une réponse Provisoire (une ou plusieurs): 1xx 100 Trying, 180 Ringing, 183 Session Progress, … Finale (finit la transaction) 2xx success (200 OK) 3xx redirection 4xx client en erreur 5xx serveur en erreur 6xx erreur globale (souvent détournée) Même Cseq pendant toute la transaction Requêtes existantes: RFC3261 INVITE, BYE, ACK, CANCEL, REGISTER, OPTIONS, INFO RFC additionelles MESSAGE, PUBLISH, NOTIFY, SUBSCRIBE, PRACK, REFER, UPDATE Notion de dialogue Certaines transactions ouvrent un Dialogue INVITE (fermé par un BYE ou CANCEL) Durant lequel d’autres requêtent peuvent exister BYE, OPTIONS, INFO par exemple Certaines requêtes peuvent exister qu’à l’extérieur de dialogues, d’autres dans ou à l’extérieur (OPTIONS) Deux transactions d’un même dialogue ne doivent pas se chevaucher

57 Transaction & Dialogue SIP

58 Messages SIP Messages textes en 3 parties, UDP ou TCP, port par défaut 5060 Une Request Line <METHOD> <request-URI> SIP/2.0 OU une “Response Line” SIP/2.0 <code> <label> Header: Plusieurs Headers Fields, dont l’ordre importe <header>: value 6 Headers obligatoires, dans tous les messages (Request ou Response) Un body optionnel INVITE SIP/2.0 Via: SIP/2.0/UDP pc33.atlanta.com;branch=z9hG4bK776asdhds Max-Forwards: 70 To: Bob From: Alice Call-ID: CSeq: INVITE Contact: Content-Type: application/sdp Content-Length: 142 <un body SDP que l’on verra plus tard>

59 Enregistrement REGISTER Associe un alias (From = To = Request URI)
A un point de Contact Contient une IP ou hostname, plus des tags Sip: :5067 Gestion des TTLs, min TTL Annulation des enregistrement avec un TTL nul Possibilité de mécanisme d’authentification Technique HTTP par Challenge MD5 Endpoint A Proxy/Registrar REGISTER 100 Trying 200 OK Endpoint A Proxy/Registrar REGISTER 401 Unauthorized + challenge REGISTER + response 200 OK

60 Routage des messages en SIP
Via Header Utilisé dans une requête, permet de router la réponse Header multiple, le plus récent en haut, empilé lors du forward de la request, dépilé lors du forward de la response à travers des proxies non B2BUA Route Header Utilisé dans une requête, permet de savoir où l’envoyer après Il existe un mode “Strict Routing” L’entité qui forwarde le message supprime le route header qui lui a permis de savoir où envoyer le message Et “Loose Routing” L’entité qui forwarde le message conserve le route header Le plus commun maintenant, permet à la dest d’avoir des infos en plus Contact Header Obligatoire dans tous messages pouvant amener à l’ouverture d’un dialogue En l’absence d’un Record-Route, permet de savoir où envoyer un message dans un dialogue Record-Route Header Utilisé dans une réponse (ou requête) pour indiquer où router les prochaines requêtes du dialogue Puis recopié dans les prochaines requêtes du dialogue en tant que Route Headers Les entités SIP sur un chemin de routage peuvent donc se rajouter, rajouter des entités, ou se supprimer des chemins suivants des requêtes.

61 Etablissement d’appel (1)
A appelle B: -> INVITE SIP/2.0 Via: SIP/2.0/UDP ;branch=121212 Le branch permet d’identifier la transaction (dans l’absolu) Les ACK sur non 2xx vont l’utiliser ainsi que les CANCEL From: A Le tag permet de différencier plusieurs appelants sur le même ip:port. To: Typiquement, request URI = To. La Request URI est prioritaire sur le routage ToIP Au niveau IP, envoyé à, selon la configuration de l’endpoint Un proxy résolu par le domaine de A Un proxy configuré Un proxy tel que résolu par DNS (RFC3263) sur le domaine b.com On pourrait aussi imaginer un INVITE sip: SIP/2.0 Mode direct/P2P, aucun intérêt Un peu simplifié, le coup du branch qui permet la corrélation des requêtes d’un même dialogue…

62 Etablissement d’appel (2)
<- 100 Trying From, To inchangé (typiquement) IP du Via <- 180 Ringing From inchangé To: IP du Via de l’INVITE, toujours Contient un Contact, peut-être un Record-Route <- 200 OK From, To inchangé depuis le Ringing -> ACK SIP/2.0 Via: nouvelle branch From, To avec les tags Envoyé au Contact ou au Route issu du Record-Route La request URI est le Contact Et pas de réponse à la “transaction” ACK !

63 Echec d’appel & Abandon
Endpoint A Proxy/Registrar Endpoint B Endpoint A Proxy/Registrar INVITE INVITE 100 Trying 486 Busy Here 486 Busy Here ACK ACK INVITE (7 fois) INVITE INVITE 100 Trying CANCEL CANCEL 200 OK 200 OK 487 Request Terminated 487 Request Terminated ACK ACK

64 Session Description Protocol
SDP RFC 2327 Utilisé en MGCP et SIP Body texte, lisible par un humain, décrivant les flux media et les ports RTP à utiliser Très simple par rapport à H.245 Content-type: application/sdp Nouvelle RFC4566 en 2006

65 SDP: Structure Structure Se lit dans l’ordre
Une partie “Session Description” V= (version) O= (id de session ou de créateur) S= (petit nom de la session) … Une partie “Time description” T= (intervale d’activité de la session) Une partie “Channel/Media description” (N fois, commencée par un m=) M= media, transport info C= connection info (IP) A= attributs de media

66 Exemple de SDP Exemple (fictif) de SDP v=0
o=something s=SDP slide i=A dummy SDP sample c=IN IP t= m=audio RTP/AVP a=sendrecv m=video RTP/AVP 98 a=rtpmap:98 H264 a=recvonly

67 SDP en SIP Mode INVITE + SDP Mode INVITE sans SDP
Rappelle le mode “Faststart” H.323 A propose dans son INVITE une SDP Avec tous les channels et codecs qu’il peut accepter A doit se tenir prêt à réceptionner n’importe quel codec annoncé sur chaque channel annoncé dès l’émission du SDP Pas pratique pour optimiser des ressources hardware B “répond” dans un 183 Session Progress ou un 200 OK une SDP Une réponse par m= Avec un port à 0 s’il y a refus d’ouvrir un channel Avec au moins un codec parmi ceux que A sait recevoir Mode INVITE sans SDP Première SDP dans le 200 OK, puis SDP de A dans le ACK

68 Une fois la session établie
Peuvent transiter des DTMF Plusieurs façons en SIP RFC2833: in-band DTMF Négocié dans les SDP sur un channel audio (PT 101) INFO avec des telephone/event Du RFC2833 encapsulé dans un INFO 0x E INFO avec des application/dtmf-relay Signal=3 Duration=250 Les codecs peuvent se renégocier “Re-INVITE” Un INVITE dans le même dialogue, avec une nouvelle SDP Utile aussi pour les mises en garde (a=inactive) L’appel peut se transférer RFCxxxx: REFER

69 Early Media en SIP RFC3262: Reliable Responses
Ou comment être sûr que A a bien reçu un 183 Session Progress ? Avec un PRACK Provisional Response ACK Pour tous les messages 1xx sauf 100 Trying Tous les messages 1xx qui établissent un “Early Dialog” Peut contenir une SDP si l’INVITE n’en contenait pas Nécessite l’annonce du support “100-Rel” dans des headers En Supported et Require Renégociation pre-200 OK RFC3311 (extension du modèle offer/answer dans SIP) Nécessite le modèle RFC3262 Après avoir envoyé un PRACK à un 183 Session Progress, mais avant le 200 OK On ne peut pas utiliser de Re-INVITE On utilise alors le message UPDATE avec une SDP

70 Call flow sur une architecture (presque) réelle
Endpoint A Proxy/Registrar CCS Proxy/Registrar Endpoint B INVITE + SDP 100 Trying 100 Trying Pas très réaliste INVITE + SDP 302 Moved ACK INVITE + SDP 100 Trying 180 Ringing 200 OK + SDP retouchée 200 OK + SDP retouchée 200 OK + SDP ACK ACK ACK ACK Parler du mode Faststart au passage Audio Audio Audio Bye 100 Trying 100 Trying 100 Trying 100 Trying 200 OK

71 SIP ou H.323 ? La question ne se pose plus… les standards ont tranché
SIP est utilisé dans le contexte IMS Et évoluera en fonction des besoins, quitte à le complexifier H.323 permet cependant de faire vivre pas mal de réseaux Protocole robuste et bien maitrisé, très bonne interco avec les réseaux PSTN

72 MGCP : overview This protocol RFC 3435 has been thought to :
Controlling Media Gateways Typically edge gateways. But MGCP endpoints also exist. Simplify the endpoint software design… => minimize the number of endpoints bugs Facilitate management of large numbers of endpoints Facilitate the centralized deployment of new features or applications => do not require any change of the endpoint capabilities Be easier to program applications or advanced services which require the coordination of multiple endpoints, by centralizing all state of all endpoints As a stimuli-based protocol, think of it as the “assembly of VoIP”

73 MGCP : stimulus protocols
A call agent gives *order/command* to terminating equipment/CPE The Call Agent just registers events to be observed by the CPE The Call Agent keeps states of any calls and CPE The CPE is not aware of what should be done when : Hang up/down Digit are pressed Function keys are pressed More generally, an event occurs The CPE can simply notify or acknowledge the call agent The CPE has no internal state machine Really low cost endpoints.

74 Where the intelligence is...
All call control services are centralized on the Call Agent Basic Services : - Call setup - Call transfer - Conference ... Services Call Agent Gateway/CPE - New services are introduced without changes on the gateway. - The gateway uses little CPU and memory resources, its power is media management

75 A few definitions Call Agent : Call Control device responsible for synchronizing Gateways media connections and in-band/out-of-band signaling. Gateway : device performing media conversion from one type of network (e.g. PSTN) to another (e.g. IP or ATM) Residential Gateway : Gateway bridging analog phone lines, to the IP network. Trunking Gateway : Gateway bridging a switched circuit network digital circuits (e.g. T1 lines) to a packet network.

76 The MGCP ecosystem Call Agent Gateway Gateway MGCP/UDP MGCP/UDP
Media stream optional Signaling Entity Call Agent MGCP/UDP MGCP/UDP Gateway RTP/UDP Gateway IP Network or ATM Switched circuit network (or other technologies)

77 Transaction / Response
Each transaction refers to one or more gateway endpoints Call Agent initiates transactions to manage/configure endpoints. Transaction Gateway/CPE Call Agent Response Gateway transactions are notifications requested by the call agent, or restart messages. Transaction Gateway/CPE Call Agent Response

78 MGCP Basis : Methods Call Agent to Gateway : EPCF : EndpointConfiguration RQNT : NotificationRequest CRCX : CreateConnection MDCX : ModifyConnection DLCX : DeleteConnection AUEP : AuditEndpoint AUCX : AuditConnection Gateway to Call Agent : NTFY : Notify RSIP : RestartInProgress Each command uses a transaction

79 MGCP Basis : CA / GW dialogue
Using the NotificationRequest command, the Call Agent requests to be notified of endpoint events. Each event has an EventName. Call Agent Gateway CRCX or RQNT with R= RequestedEvent The requested signal (e.g ring) is generated on the gateway's endpoint Response OK CRCX or RQNT with S= SignalRequested Response OK A requested event happened (e.g. Off Hook) NTFY with 0 = ObservedEvent Response OK

80 CreateConnection and SDP
CRCX 1238 MGCP 0.1 C: A3C47F F0 L: p:10, a:G.711;G M: sendrecv v=0 c=IN IP m=audio 3456 RTP/AVP 0 96 a=rtpmap:96 G726-32/8000 header SDP C: CallId L: Local Connection Options (p:=packet period, a:=algo de compression) M: Connection Mode v=0 beginning of SDP c= Connection Addition (IP address of the remote Gateway for RTP stream) m= Media Description a= Connection Attributes

81 H.323 MGCP Interoperability
H323 CPE CCS Call Agent MGCP CPE Setup Call Proc Setup Call initialisation RQNT(tone ring) Alerting Alerting NTFY(off hook) Connect Connect CRCX TCS TCS Codec negociation OLC MDCX OLC OLC Ack OLC Ack CLC Release Complete Release Complete MDCX (inactive) Call tear down RQNT(tone busy) DLCX CLC

82 MGCP : DTMF transmission
The DTMF transmission is clearly specified: Through the notify message And the DTMF package

83 Extensions for phone user interface control
MGCP Business phone packages documented in RFC 3149 The standard MGCP line package line provides only a limited set of capabilities to control a business phone user interface: activation of a visual message waiting indicator, caller ID, distinctive ringing. Screen-renderer controlled displays enable new services

84 MGCP Pros & Cons Pros Cons
Validation/Integration easier than SIP (a 1 to 3 ratio for Comverse labs to validate MGCP endpoints compared to SIP endpoints) Very good and complete specification Close to business/customer needs Pragmatic regarding operational needs (simpler to deploy and manage) Handle advanced services such as: Off hook announcements/pre select services Right Bandwith control Advanced screen management Intelligence in the network: Evolves with the network Low-cost endpoints Cons Verbosity. Dependent on network signaling transport quality. the VASA consortium (BellSouth, Chunghwa Telecom, Equant ,France Telecom ,SBC ,Sprint PCS, Telecom Italia Lab, VeriSign, Verizon, WorldCom) : “For existing networks, the arguments against immediate migration from TDM or H.323 to SIP outweigh the potential benefits”

85 Core & Access protocols
Core Protocols End-to-end (from a border to another, or to a Media server) H.323 or SIP MGCP not suitable (not end-to-end, not « routable ») Comverse solutions: H.323 preferred, but SIP coming in IMS model Why H.323 ? Better interoperability with ISDN gateways, the key to its current success BUT : first global version validated for SIP protocol only Access Protocols May be local (not end-to-end) H.323 and SIP Same philosophy: the intelligence is in the endpoint The endpoint can trigger Call Transfers, Call Hold, Conf3, redirections… Costly endpoints, but SIP is easy to implement (text protocol, while H.323 is ASN.1 PER with a complex H.245 media negociation model and additional RAS stuff for registration management) MGCP The « assembly » of VoIP « Endpoints » are named Gateways

86 OSS & BSS OSS = Operation Support Systems
Supervision SNMP essentiellement Inventory Management des équipements réseau Gestion de configuration BSS = Business Support Systems Provisioning des utilisateurs Interconnexion avec les SI des service providers Facturation

87 Les services de facturation
Deux modes principaux Real-time Vérification en temps réel de la validité de l’appel lors de son passage Typiquement utilisé pour faire du pre-paid A appelle B Le contrôleur d’appel demande à un serveur distant, typiquement en Radius, si A a suffisamment de crédit pour appeler B. Le serveur répond, avec un temps max d’appel possible (selon B et les crédits de A, la comm peut durer plus ou moins longtemps) Le contrôleur d’appel devra raccrocher l’appel si ce délai expire En cas d’impossibilité de passer l’appel, on peut par exemple router vers une annonce réseau spécifique, puis transférer sur un service client Différé – mode CDR CDR = Call Details Report (« Détails de communication ») Information typiquement simple à processer, expédié sur disque ou vers un serveur distant pour traitement ultérieur de facturation. Contient tout ce qu’il faut pour facturer (ou non) l’appel. Peut servir en redondance au mode Real-time. Très pratique pour les stats.

88 Vue d’ensemble Les services Architectures NGN Les protocoles en jeu Architecture IMS

89 Introduction à IMS IMS = IP for Multimedia Subsystem
Le retour (et la revanche) des équipementiers traditionnels Une approche très Intelligent Network Côté O et côté T bien différenciés Issu du partenariat 3GPP (3G Project Partnership) et de l’IETF Convergence entre les mondes Fixe (TISPAN – PES: PSTN Emulated Services) Mobile (3GPP) « PC » (softphone, IM, …) Une utilisation de SIP dans un framework adapté aux services unifiés Même architecture réseau pour les appels fixes, mobiles, PC Même plateforme de développement de service Un SIP modifié. Ce n’est plus SIP/IETF mais SIP/IMS voire SIP/pre-IMS. Une architecture pensé pour le roaming (itinérance en français) SIP, au sens littéral On ouvre une session entre plusieurs équipements. Dedans pourra transiter de la voix, du texte, des appli spécifiques, ou autre. Presque aussi simple: il y a du 3GPP2 et l’ensemble est quand même basé sur l’IMT-2000 de l’ITU..

90 Architecture IMS (signalling plane)
AS MRFC P-CSCF S-CSCF HSS BGCF Access Network P-CSCF I-CSCF SLF

91 Les nœuds IMS Les bases de données Les CSCF
HSS: Home Subscriber Server Evolution de l’HLR en téléphonie mobile Contient les informations de sécurité, de localisation, les profiles des utilisateurs, le S-S-CSCF de référence de chaque utilisateur Dans le réseau de l’utilisateur SLF: Subscribers Location Function Utilisé lorsqu’il y a plusieurs HSS dans le réseau utilisateur pour trouver le HSS qui contient les infos d’un user donné Accédées par Diameter (protocol d’authentification qui fait suite à Radius) Les CSCF Call Session Control Functions Serveurs SIP P-CSCF: Proxy I-CSCF: Interrogating S-CSCF: Serving

92 P-CSCF P-CSCF Premier point de contact IMS de l’utilisateur
SIP Proxy Server (entre le terminal IMS et le réseau) Forwarde les requêtes vers un I-CSCF Assure un lien sécurisé et de confiance avec le terminal dans l’access network Par exemple en IPSec Assure l’identité de l’appelant/appelé Le réseau IMS « interne » fait confiance au P-CSCF et ne va plus se soucier de la sécurité Valide les messages entrants PDF (Policy Decision Function) optionnelle Permet d’appliquer des QoS Typiquement dans le Home Network (très proche des implémentations mobile, actuellement les GGSN «Gateway GPRS Support Node» sont dans le Home Network) GGSN = Gateway GPRS Support Node A terme, normalement, dans le Visited Network

93 I-CSCF I-CSCF S-CSCF SIP Proxy en bordure du domaine d’administration
Sélectionne un S-CSCF pour traiter l’utilisateur via SLF/HSS Le S-CSCF « s’enregistre » dans le HSS une fois qu’il gère un endpoint Peut chiffrer des parties SIP pour protéger des info de coeur Dans le Home Network S-CSCF Nœud central de la signalisation IMS SIP Proxy et aussi Registrar Authentification de l’utilisateur (via récupération d’info dans les HSS) Application du profil de l’utilisateur (récupéré dans les HSS) IFC = Initial Filter Criteria Transfère les messages à destination des AS « En étoile » Fixe pour la durée de l’enregistrement

94 Les AS AS = Application Server Assure toute la logique de service
Peut opérer en SIP Proxy (retouche de message pour application de services) CLIP, CLIR, … User Agent Mode (Voic ) Back to Back User Agent Différents types d’AS SIP-AS: l’AS natif SIP. Tout le monde pourrait développer un SIP-AS qui pourrait se greffer sur n’importe quel réseau (interop des réseaux) OSA-SCS: accédé en SIP d’un côté, permet de paire du OSA/Parlay de l’autre (API Open Service Access). Pour migration de services existants. IM-SSF (Service Switching Function): pour réutilisation des services SCF IN, en particulier CAMEL (Customized Application for Mobile Enhanced Logic) pour le monde GSM Dans le Home Network ou chez des service providers externes

95 Les autres fonctions MRF BGCF Media Resource Function
Network announcements, conference bridges, transcoders, … Dans le home network Imaginé en 2 parties: MRFC (Control) qui contrôle en H.248/MEGACO un MRFP (Point) qui diffuse/remplit le service audio. BGCF Breakout Gateway Control Function Edge gateway Typiquement, La BGCF contrôle une MGCF (en SIP) qui va contrôler une Media Gateway et une Signalling Gateway

96 Routage Deux niveaux Le routage SIP Le routage ToIP Le routage SIP se fait sur les headers Route, Via, Record-route C’est ce qui assure le transit des messages d’un nœud à l’autre Dans les deux sens Permet à un AS de positionner le nœud suivant Donc de faire le routage VoIP Le routage VoIP est fait par un AS Cependant on utilise un AS pour l’appelant et un AS pour l’appelé Ils sont potentiellement sur des S-CSCF différents Interco directe entre les opérateurs IMS en IP (?)

97 IMS Call flow A Home NW B Home NW AS 1 AS 1 S-CSCF S-CSCF AS 2 AS 2
S-CSCF of B Home Network goes through AS sequence, and routes to P-CSCF of B visited network S-CSCF of A Home Network goes through AS sequence, and routes to I-CSCF of B Home network I-CSCF of Home Network selects S-CSCF A Visited NW B Visited NW P-CSCF of Visitor Network routes signaling to I-CSCF of A Home Network P-CSCF controls packet filters

98 Les identités Un utilisateur IMS a
Plusieurs identités publiques possibles TEL ou SIP URI Tel: Utilisé pour l’enregistrement Permet de déclencher des services (profiles) différents Un pour le mobile, un pour les appels fixes, un pour les appels perso/pro, … Une identité privée (ou plusieurs en 3GPP version 6) Sert de « token » d’authentification Permet de multiplier les points d’enregistrement actifs en même temps La notion de terminal disparaît au profit de la notion de « ligne » Permet la gestion des enregistrements implicites, call forking

99 Modèle de gestion des identités (IMS subscriptions)

100 Les addons SIP pour IMS Quelques RFC intéressantes RFC Service Path
Service-path indiqué dans le Register, un “addon” un Contact Le Contact est toujours utilisé en request URI lorsque l’on cherche à joindre l’endpoint RFC3608 Service Route Header rajouté sur un REGISTER/200 OK pour que les P-CSCF sachent retrouver le S-CSCF en charge d’un endpoint rapidement Utilisé en Loose Routing Une sorte de Record Route Le Record Route était limité à de l’intra dialogue Le Service Route passe d’un dialogue de REGISTER à un dialogue initié par un INVITE RFC3325 P-Asserted-Identity dans les message en coeur RFC3455 P-Associated-URI dans les REGISTER/200 OK P-Called-Party-ID dans les INVITE terminaux

101 Thank you Contact: