ANALIZA TELEKOMUNIKACIJSKIH PROTOKOLOV MED HSS IN ENTITETAMI KRMILNE RAVNINE

Tomaž Marinček

Univerza v Ljubljani

Fakulteta za elektrotehniko

Laboratorij za telekomunikacije

1

Vsebina in cilji diplomske naloge

Cilji diplomske naloge

Pomen NGN za razvoj IMS

Primerjava HLR (v GSM) s HSS (v IMS)

Odnos HSS z entitetami krmilne ravnine

Analiza predplačniških VoIP klicev v PSTN omrežje

Ugotovitve in pogled v prihodnost

Oris pomena NGN za razvoj IMS ter prikaz arhitekturne razlike med GSM in IMS

Predstavitev entitet krmilne ravnine (v IMS okolju) ter njihove protokolne povezanosti s HSS

Poglobljena predstavitev podatkovne baze/strežnika HSS ter protokolov Diameter in SIP

Strukturirana analiza predplačniških VoIP klicev v PSTN omrežje:

odgovor na vprašanje „Zakaj Si.naIP ter Wireshark“?

predplačniški VoIP klici – filtriranje, analiza in tehnične motnje

2

Pomen NGN za razvoj IMS

Definiranost NGN kot paketnega omrežja zagotavljanje telekomunikacijskih storitev končnemu uporabniku

uporaba več tipov širokopasovnega dostopa ob zagotavljanju kakovosti storitev

neodvisnost (kombinacije) storitev od transportnih tehnologij

Poenotenje oz. povezanost obstoječih omrežij

Vpeljava protokola IP za povezovanje storitev

Dedovanje omrežnih elementov in enaka ravninska porazdelitev MGCF, BGCF, SGW in MGW & transportna, krmilna in aplikacijska ravnina

Od NGN do IMS – HLR je „out“, HSS je „in“ HLR – prisotnost v povezavi z radijskimi in podatkovnimi omrežji, podatki o tel.

št. naročnikov, naročnikom omogočenih aplikacijah in storitvah ter nastavitvah in dovoljenjih dostopov

HSS = lastnosti HLR + razširjen nabor aplikacij in storitev, zmogljivosti HLR + AuC, elementom IMS nudi potrebne routing informacije, v IMS okolju vzdržuje lokacijske realtime podatke stranke, shranjuje podatke o razpoložljivih komunikacijskih napravah itd.

3

Primerjava HLR (v GSM) s HSS (v IMS)

4

Odnos HSS z entitetami krmilne ravnine

HSS entiteta aplikacijske (v praksi) oz. krmilne (po standardu) ravnine

glavna podatkovna baza za vsakega posameznega uporabnika

vsebuje podporne informacije, povezane z naročniki, pomembne za dejansko delo s sejami omrežnih entitet

v odvisnosti od potreb lahko domače omrežje vsebuje enega ali več HSS

komunikacija s krmilno ravnino preko SLF ter protokola Diameter, povezanost z uporabniki preko pametnih ID kartic (lahko vsebujejo ISIM in/ali USIM modul)

SLF – funkcija za lociranje in naslavljanje naročnikov

vloga vozlišča med več HSS

bazi HSS, entitetam CSCF ter zunanjim aplikacijskim sistemom omogoča, da locirajo HSS

5

Odnos HSS z entitetami krmilne ravnine

Entitete krmilne ravnine

praksa

arhitektura krmilne ravnine

standard

6

Odnos HSS z entitetami krmilne ravnine

Uporaba protokolov med krmilno ter aplikacijsko ravnino v krmilni ravnini sta posebej pomembna signalizacija in nadzor:

signalizacijski protokoli – omogočajo komunikacijo med entitetami krmilne ravnine z namenom upravljanja in nadzora klicev

nadzorni protokoli – uporaba za nadzor seje; v TK industriji nabor teh protokolov uporabljan pri uporabi tehnologij SS7, SIGTRAN in SIP

velika številčnost protokolov:

IMS protokoli: Diameter, MGCP, RTP, SDP in SIP

pomemben je tudi SCP

bistvena protokola:

Diameter – AAA protokol aplikacijskega sloja, namenjen storitvam v računalniških in TK omrežjih

SIP – signalizacijski protokol aplikacijskega sloja OSI

7

Analiza predplačniških VoIP klicev v PSTN omrežje

Uporaba testnih aplikacij Si.naIP in Wireshark Si.naIP – z uporabo tehnologije VoIP preko protokola SIP omogoča običajni klic,

videoklic ter konferenčni klic, dodatno pa tudi hipna sporočila ter odhodna kratka tekstovna sporočila (SMS)

v času analize izbran zaradi zagotovljene interne podpore pri morebitnih težavah z uporabo

Wireshark – namenjen analizi omrežnih paketov

brezplačen in odprtokoden

dobra tehnična podpora razvojnega podjetja

prilagodljiv

preprost, pregleden in učinkovit

zmogljiv – podpora mnogim protokolom in storitvam

8

Analiza predplačniških VoIP klicev v PSTN omrežje

Filtriranje in analiza ključnih protokolov ter njihovega prometa osredotočenost na protokole SIP, Diameter in RTP

prikaz izpisov časovnih (sekvenčnih) diagramov, za SIP tudi opis poteka diagrama

nezmožnost analize celotnega prometa med entitetami

SIP:

sporočili ‚TCP Out-Of-Order‘ ter ‚TCP Retransmission‘ sta nakazovali nezanesljivost povezave (oz. predplačniške klicne seje)

opis seje preko protokola SDP

Diameter:

ponovna prisotnost sporočil o nezanesljivosti povezave

dvosmerni potek komunikacije med HSS ter 10.236.178.53 (neznan IP naslov), pari vrednosti atributa (angl. Attribute Value Pair – AVP) prikazujejo zahteve ‚Accounting Request‘ ter odgovore ‚Accounting Answer‘

RTP:

prikaz dvosmernega prometa med SIP klientom in zunanjim robnim nadzornikom sej ter med 10.253.69.22 (neznan IP naslov) in notranjim robnim nadzornikom sej – bistvene informacije: tip koristne vsebine, identifikator sinhronizacijskega vira, sekvenčna številka, časovni žig in označevalnik

za prenos podatkov skrbi zvočno-podatkovni kompresijski algoritem G.729

9

Analiza predplačniških VoIP klicev v PSTN omrežje

Ostali protokoli in storitve ter tehnične motnje med klici prisotnost velikega številka protokolov in storitev v okviru vseh klicev,

vsebovanih v .pcap izsledku – ARP, CDP, DNS, FTP, FTP-DATA, (Cisco) HSRP, ICMP, LOOP, MEGACO, NSRP, NTP, OSPF, RTCP, SCTP, SDP*, Syslog, TCP, UDP in VRRP

v okviru filtriranih IP naslovov ter omrežnih elementov poleg najpomembnejših treh protokolov še uporaba DNS, MEGACO, SCTP,TCP in UDP

DNS – dvosmerna komunikacija med P-CSCF in dnsrs.a1.net ter MGC in dnsrs.a1.net

MEGACO – dvosmerna komunikacija med MGC in 10.253.69.24

SCTP – dvosmerna komunikacija med MGC in 10.253.69.24

TCP – dvosmerna komunikacija med HSS in 10.236.178.53, SIP AS in S-CSCF ter MGC in S-CSCF

UDP – dvosmerna komunikacija med SIP klientom in zunanjim robnim nadzornikom sej (angl. Session Border Controller – SBC)

zaradi razsežnosti omrežja prisotnost velikega števila zakasnitev (TCP Retransmission) ter izgub, podvojitev in napačnega naslavljanja (TCP Out-Of-Order)

10

Ugotovitve in pogled v prihodnost

Zapleti pri pridobitvi sheme testnega okolja (oz. omrežja) s strani podjetja pazljivost pri dodelitvi in uporabi

razsejanost omrežnih elementov med domačim omrežjem „A“ in omrežjem „B“

zaradi testnega okolja kmalu po zaključku testiranja neveljavnost IP naslovov

Prehod s HLR na HSS potreben za vstop na področje fiksno-mobilnih konvergenčnih storitev

zaradi zahtevne konfiguracije, pomanjkanja znanja in stroškov pogostost najema v „oblaku“

Že sedaj močno povečan in s (pogosto nekoristnimi) podatki nasičen telekomunikacijski promet za nadzor in analizo prometa v prihodnje potreba po bolj dodelanih analitičnih

orodjih, prav tako po pospešenem izobraževanju

11

Konec

Hvala za pozornost!

12