Cœur LTE & Voix sur LTE - teatime.pm GGSN SGSN GTP User plane Gi Iu Gn GTP signalling Legend: Two...
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V. Durepaire - 10 septembre 2016 - 2
Forerunner signs
• HSDPA (3GPP R5)� Some intelligence moved from
the RNC to the Node B
• Direct Tunnel (3GPP R7)� One GTP tunnel direct from the
RNC to the GGSN for the user plane
RNCCore
Network
•Retransmission processed in the node B
•2 ms TTI•MAC-hs•etc.
Node B
GGSNRNC
SGSNGTP User plane
Gi
GnIu GTP signalling
Legend:Two
tunnels
One tunnel
RANAP signalling
TTI : Transmission Time Interval
V. Durepaire - 10 septembre 2016 - 3
What is 4G ?
• 100 Mb/s for mobile applicationsand 1 Gb/s for nomadic applications
� New mobile access
� New spectrum with broader band (e.g. 100 MHz)
• Gathering of current access networks with seamless interworking
� All IP network
� Access agnostic control
• ITU-R M.1645
V. Durepaire - 10 septembre 2016 - 4
L’architecture EPC
ServingGW
PDNGW
MME
eNBInternet
S1-U
S1-MME
S5
S6a
SGi
S11
S10
MME = Mobility Management Entity• Authentification de l’abonné• Algorithmes de paging• Gestion de la mobilité• Contrôle du bearer
S-GW = Serving Gateway• Point d’ancrage des flux médias pour la mobilité inter-eNB• Routage et transfert des paquets• Déclenche le paging par le MME sur réception d'un appel entrant (voix ou data)
Non-3GPPAccess
S2
Les fonctions du GGSN sont entièrement reprises par la PDN-GW
Contrairement au SGSN, le MME ne traite que de la signalisation et pas de flux médias
Mobile• Nouveau terminal• Nouvelle chaîne radio
HLR LTE• Profil LTE• Authentification EPS AKA
PCRF
Gx
PDN-GW = Packet Data Network Gateway• Mise en œuvre de la QoS (DPI, analyse heuristique, etc.)• Allocation de l’adresse IP• Point d’ancrage des flux médias pour la mobilité entre accès 2G/3G/LTE et depuis/vers les accès non-3GPP
WiFi, WiMax, cdma2000, etc.
HLRGestion e2e
de la QoS
V. Durepaire - 10 septembre 2016 - 5
HLR
Premiers éléments opérationnels
SGSN
MME
InternetServingGW
PDNGW
eNB
BTS
BSC/RNC
Le MME doit être optimisé pour le traitement de la signalisation• Gestion de milliers eNB (et non plus une centaine de RNC)• Pas de User Plane
Backhaul en IP• L’équivalent de Iub doit migrer vers l’IP
Backhaul
Les GGSN sont upgradés en S/P-GW• La P-GW traite les abonnés 2G, 3G et LTE
Le SGSN dialogue avec le MME pour la mobilité
V. Durepaire - 10 septembre 2016 - 6
LTE : faire de la Voix sans Cœur Circuit…
Pour le LTE, seul un cœur paquet est prévu� Pas de cœur circuit pour le LTE� Mais la 2G/3G conserve leur cœur circuit� Continuité de la Voix à assurer entre les deux mondes
La Voix reste aujourd’hui le service principal des opérateurs� Plusieurs paramètres : expérience client, performance, complexité, coût
V. Durepaire - 10 septembre 2016 - 7
CS Fallback comme 1 e étapeLa VoLTE comme cible, mais sous quelle forme ?
EPC
Circuit Core
1. Etablissement du Control Plane
2. Ré-établissement du Control Plane
LTE
3. Etablissement du User Plane
2G/3G
CS Fallback (CSFB) : solution opérationnelle
• Mais risque de durer et de retarder la VoLTE
• Expérience client potentiellement désastreuse : jusqu’à 10s de call setup au lieu de 5s
• Des améliorations possibles avec des pré-requissur la 2G/3G : gain de 1s environ
Briques nécessaires
Pas de voix sur LTE
VoLTE : solution cible
• Repose sur l’IMS
• Des impacts majeurs pour la continuité de la voix et des services (supplémentaires et IN)
S/P-GWMME
SCCTAS
MSC-S
LTE2G/3G
ATGw
SGSN
V. Durepaire - 10 septembre 2016 - 8
CSFB : renvoi des appels vers la 2G/3G
• Les smartphones LTE sont CS Fallback !� Quand un appel Voix est initié sous LTE,
le mobile est renvoyé vers la 2G/3G� Pas de voix sous LTE
� Voix et Data basculent ensemble
� Les sessions Data en cours sont soit dégradées en 3G, soit perdues en 2G
• Allongement du temps d’établissement d’appel
MME
eNB
2G/3G
SGSN
S/PGW
Briques CS Fallback
MSC-S
Pré-requis pour une performance « acceptable », à ajouter aux briques CSFB (pas avant 2014)
MGw
Procédure RIM
HLR
UE : support d’un message spécifique
3G : IRAT PS HO ou procédure RIM2G : procédure RIM
SGs
(valeurs théoriques) 3G 2G
Appel MM aujourd’hui 4.9s 7.1s
Appel CSFB par défaut 5.9s 10.6s
Appel CSFB avec améliorations R9(pré-requis radio et cœur)
~4.9s ~9.6s
CS Fallback
Rappels :
• Un mobile ne peut utiliser 2 accès radios différents en même temps
• Pas de communications Voix et Data en parallèle en 2G (pas de DTM)
+
V. Durepaire - 10 septembre 2016 - 9
VoLTE : des contraintes majeures à lever
IV- La gestion de bases séparéesIV- La gestion de bases séparées
HLR HLR LTEHSS IMS
I- La continuité du service VoixI- La continuité du service Voix 2G 3G
III- La cohérence des données
des services
III- La cohérence des données
des services
HLRHSS IMSTAS
II- L’exécution des services
(supplémentaires et IN)
II- L’exécution des services
(supplémentaires et IN)
TAS SCP
V. Durepaire - 10 septembre 2016 - 10
SR-VCC pour la continuité de la Voix
• SR-VCC : procédure de HO Voix LTE � 2G/3G
• Pas de pré-requis sur la radio 2G
• Pré-requis sur le Cœur :� MGCF embarquée dans le MSC-S
• Basculement de la voix et de la signalisation proche de l’accès
� Le P-CSCF pilote le changement de domaine : fonction Access Transfer (ATCF)
� Le basculement de la voix se fait par une MGw ad’hoc (ATGw) pilotée par le P-CSCF
• En roaming tout se passe dans le VPLMN
� Nouveau : PDN-GW et P-CSCF dans le VPLMN
� Extension des accords de roaming à prévoir
• Point d’attention : procédure purement Cœur (et complexe)
� Quid de la synchronisation des procédures Radio et Cœur ?
S/P-GWMME
SCCTAS
MSC-S
LTE2G/3G
ATGw
SGSN
Continuité de la Voix
V. Durepaire - 10 septembre 2016 - 11
Architecture pour la VoLTE et SR -VCC
Continuité de la Voix
eNB
IMS
MSC-SMGCF
VoIP
S/PGW
MGw
ATGw
MME
TASSCC
P-CSCFATCF
Permet de réserver de bout-en-bout les ressources nécessaires à la voix
PCRF
2G/3G
Assure le changement de domaine IMS � Circuit
Assure le basculement de la Voix
SIP Invite (Call setup)
Remote leg
HLR
HSS
Paramétrage des Services Supplémentaires
Risque d’incohérence
Equivalent à 2 cœurs Circuit
Sv
2.
Client IMSClient VoLTE
Impact sur l’automate Circuit
Où est le mobile ? (Circuit ou IMS ?)
2.
Paramétrage des Services Supplémentaires
Home PLMN
V. Durepaire - 10 septembre 2016 - 12
SR-VCC : impact majeur sur les terminaux VoLTE
UE Vendor’s SW
Operator/Developer’s SW
HW
Operating System(OS)
Java VirtualMachine
(JVM)
Nat
ive
appl
icat
ions
JavaApplications
SR-VCC induit une modification de l’automate Circuit qui n’a pas évolué depuis de nombreuses années
*
* SR-VCC ⇒ l’automate Paquet force l’automate Circuit à sauter de l’état MM IDLE à l’état MM CONNECTION ACTIVE
Circuitrobot
Packetrobot
Continuité de la Voix
V. Durepaire - 10 septembre 2016 - 13
Deux façons d’exécuter les services
• Sous couverture 2G/3G, l’exécution des services est menée par le SCP (plateforme IN)
• Sous couverture LTE, l’exécution des services est menée par le TAS(ou un autre AS)
2G/3G
MSC-S
LTE� IMS
TAS
EPC
Exécution des services
SCP
V. Durepaire - 10 septembre 2016 - 14
Consolidation des services grâceau Service Broker
• Selon le service et la stratégie de l’opérateur, le Service Broker va chercher le bon service là où il est
• Le Service Broker permet également l’interaction des services
• Depuis l’IMS, le Service Broker peut aller chercher un service IN
• Depuis le Cœur Circuit, le Service Broker peut aller chercher un service IMS
• Exemple : à l’obsolescence des services IN, ceux-ci sont remplacés par des services IMS
Exécution des services
SCP
CSCF
TAS
Broker
2G
MSC-S
3G
V. Durepaire - 10 septembre 2016 - 15
Les Services Supplémentaires :des problèmes spécifiques
Exemples :Renvoi d’appel, Numéro masqué, Double appel, Appel en attente, Conférence à trois
“Mid-call services” : services supplémentaires gérant 3 “pattes”� Appel en attente, Conférence à trois
Services Supplémentaires
La cohérence (rendu du service) des services supplémentaires entre les mondes IMS et Circuit n’est pas garantieIl n’est pas garanti que le paramétrage choisi par l’abonné soit bien le même entre LTE et 2G/3G
SR-VCC permet le HO Voix LTE � 2G/3GMais les “mid-call services” ne sont pas maintenus
V. Durepaire - 10 septembre 2016 - 16
Les Services Supplémentaires :fonctionnement par défaut
• Sous couverture 2G/3G, le paramétrage des Services Supplémentaires est stocké dans le HLR
• Sous couverture LTE, le paramétrage des Services Supplémentaires est stocké dans le TAS
• Une modification dans le HLR n’est pas répercutée dans le TAS, et vice-versa⇒ Dès qu’il change de domaine, l’abonné perd les chan gements qu’il a effectués
• Le 3GPP n’offre aucune solution !⇒ Solution développé spécifiquement par un équipementier
2G/3G
MSC-SHLR
LTE� IMS
TAS
SS via HTTP
SS via DTAP
EPC
Services Supplémentaires
V. Durepaire - 10 septembre 2016 - 17
Comment assurer la cohérence desServices Supplémentaires ?
• Solution 1 : mutualisation des bases avec un modèle de données commun au Circuit et au TAS pour les Services Supplémentaires
� La cohérence (même paramétrage) des Services Supplémentaires entre les domaines Circuit et IMS est de facto garantie en toute circonstance
• Solution 2 : un Service Broker est notifié des changements dans chaque base et les propage dans l’autre base
HLRFE
BE
TASFE
HSSFE
1e étape
2e étapeHLRFE
BE
TASHSSFE
HLR HSS
Broker
Services Supplémentaires
HLR et HSS doivent être compatibles avec un tel mécanisme
V. Durepaire - 10 septembre 2016 - 18
ICS n’est pas une solution pour le maintiendes “mid-call services” !
• ICS = IMS Centralized Services
• Principe : Maintien d’un lien de signalisation permanent entre le mobile et l’IMS (SCC/TAS) même sous couverture 2G/3G
� Soit le MSC-S est vu comme un mobile par l’IMS : il porte le client SIP ⇒ ne fonctionne pas en roaming (besoin de ICS sur le PLMN visité)
� Soit un lien SIP entre le mobile et le SCC/TAS via le Cœur Paquet ⇒ ne fonctionne pas en 2G
CSCF MSC-SSCC
VoLTE-capable UE
TAS
I2
UA
TASSCC
X-CSCF
V-MSCMGCF
Packet core
Gm
VoLTE-capable UE
Services Supplémentaires
V. Durepaire - 10 septembre 2016 - 19
La VoLTE : de nombreuses difficultés
• VoLTE : une solution très complexe faisant intervenir de nombreux systèmes
� A comparer avec le Cœur Circuit actuel…
• VoLTE : des difficultés dues aux “dogmes” de l’IMS� L’IMS ne gère pas la mobilité dans les accès ⇒ besoin de SR-VCC
� L’IMS considère la voix comme n’importe quel autre service data ⇒besoin de SR-VCC + problème de cohérence des services supplémentaires
• VoLTE pourrait-elle devenir un nouveau service voix, indépendant de celui existant ?
� Ni SR-VCC, ni besoin de synchroniser les données de services
� Différentiation par la qualité de la voix (codec EVS-SWB) et des services IMS innovants (lesquels ?)