Universidad politécnica de madrid
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UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRIDESCUELA UNIVERSITARIA DE INFORMATICA
IMPLEMENTACIÓN DE SERVICIOS BÁSICOS IMS, DENTRO DE UN PROYECTO DE SALUD Y BIENESTAR.
Miguel Rolo Couture
TRABAJO DE FIN DE CARRERA
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Índice• Introducción, Objetivos• Amivital• Visión de IMS• Arquitectura IMS • Protocolos IMS• Prototipo• Pasarela fija • Centro de coordinación • Escenario general • Metodologías WebService• Contribución
– Gestor de contenido– Calendario– Videoconferencia
• Despliegue• Conclusión
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Introducción
• Este trabajo de fin de carrera se desarrolló durante la beca en Ericsson, en el departamento de Innovación e investigación.
• Es una contribución al proyecto CENIT, para realizar un prototipo de los avances teóricos, centrándose en la arquitectura de red y los servicios que ofrece la solución tecnológica IMS.
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Objetivos• Crear diferentes servicios tecnológicos que se alojan en la
red IP multimedia Systems (IMS) y respondan a las necesidades generadas por el prototipo
• Los servicios tecnológicos son habilitadores, característicos por tener poca lógica de negocio y tener una funcionalidad definida. Esto les hace ser fuertemente reutilizables.
• Los habilitadores diseñados, implementados e integrados son:– Gestor de contenido– Calendario virtual– Videoconferencia
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Amivital• El objetivo es desarrollar tecnologías y
herramientas que permitan implementar una nueva generación de aplicaciones y servicios de Inteligencia Ambiental (AmI) .
– Soporte a la vida independiente y la movilidad de las personas mayores, retrasar su declive y mejora del bienestar
– Monitorización y control de personas con dolencias crónicas
– Ayuda a las personas con discapacidad
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Amivital
Arquitectura tecnológica completa
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Visión de IMSDispositivo
1Dispositivo
2Dispositivo
3
SERVICIO1
SERVICIO2
SERVICIO3
WLA
N
GS
M
AD
SL
...
IMS-CORE
TransfersCall
PresenceVideocall
Multiconference
IP Telephone
ENABLERS
• Base para las futuras redes de próxima generación. (NGN)
• Convergencia a tres niveles– Dispositivos– Red– Servicios
• Habilitadores provistos por el núcleo IMS– Presencia– VoIP– Mensajería– Autentificación
• Uso de estándares
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Arquitectura IMS
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Arquitectura IMSCapa de acceso de red
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Arquitectura IMS
• P-CSCF actúa como Sip Proxy y es el primer punto de contacto con el dominio IMS.
La comunicación entre ambos elementos esta protegido por el conjunto de protocolos IPsec. Además P-CSCF es responsable de analizar que los mensajes SIP son correctos, y en caso de haber sobrecarga en la red podría comprimirlos para conservar ancho de banda.
• S-CSCF es asignado a cada subscritor con el fin de controlar entre otros el estado
de la sesión y el enrutado. Al igual que interactúa con el HSS para registrar y autentificar al usuario.
• I-CSCF (Interrogating Call Session Control Function): es el primer punto de contacto
para otros dominios IMS. Consulta el HSS para encontrar el S-CSCF donde el usuario está registrado o asignarle uno si no lo está.
• MRFC (Media Resource Function Controller) es un nodo de señalización que actúa
como un SIP User Agent hacia el S-CSCF y controla el Media Resource Function Processor (MRFP)
Capa control
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Arquitectura IMS
• HSS (Home Subscriber Server): es la base de datos principal del sistema que contiene la información de los usuarios/suscriptores que permiten a los demás elementos de red el manejo de las sesiones. Se accede a la base de datos utilizando principalmente el protocolo Diameter. Sus principales funciones son:
• Identificación• Autorización del acceso• Autenticación• Gestión de la movilidad (qué CSCF está controlando al
usuario)• Soporte al establecimiento de la sesión• Soporte a la provisión del servicio
• AS (Aplication server) aloja los diferentes servicios que contiene la red IMS aparte de los servicios core. Los enablers o servicios se exponen a través de una interfaz webservices, accediendo a ellos con el protocolo SOAP
Capa de aplicaciones
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Protocolos en IMSSIP: Protocolo de Inicio de Sesiones es un protocolo
para la iniciación, modificación y finalización de sesiones interactivas de usuario donde intervienen elementos multimedia como el video o voz.
SDP: Protocolo para describir los parámetros de inicialización de los flujos multimedia.
RTP: Es un protocolo utilizado para la transmisión de información en tiempo real, como por ejemplo audio y vídeo en una video-conferencia.
Ejemplos:
– SIP Register: Registra el usuario dentro del dominio IMS
– SIP subscribe: indica que un usuario desea recibir información sobre el estado de una sesión de usuario.
– SIP notify : Se manda un mensaje de cambio de estado del servidor Registrar a los usuarios registrados.
– SIP invite: Sirve para iniciar las sesiones, dentro del cuerpo del mensaje usa SDP para ofrecer mas detalles sobre el tipo de sesión que se desea establecer.
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Prototipo
IMS
· Videollamada· Calendario· Gestor de contenido
IMS
Móvil
Fija
•Es una prueba funcional de los servicios de tele-asistencia a pacientes Crónicos Cardiacos.
• Los pacientes se encuentran en sus hogares donde se les instalará una pasarela fija que ofrecerá los distintos servicios.
• Los agentes sanitarios estarán ubicados en el centro de coordinación para gestionar las monitorizaciones y video llamadas de los pacientes y médicos
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La pasarela fija• La pasarela no puede superar los 200 euros para adaptarse
al mercado.
• Está equipada con un micro nano de 1Ghz y 1Gb de memoria RAM, y usa Ubuntu 9.0
• Usara los siguientes dispositivos:– Un mando WII.– Una videocámara.– Un televisor.– Sensor para la monitorización “Alive”
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Centro de coordinación• La función del centro de coordinación es gestionar los
recursos gracias al sistema de gestión de proceso de negocio Business Process Management System (BMPS).
• Se uso los estándares BPMN-BPEL para crear el software.– BPMN (Business Process Modeling Notation) es una notación
grafica para modelar flujos de proceso de negocio, creando el workflow
– BPEL (Business Process Execution Language) es un lenguaje de ejecución centrado en los procesos de negocio basado en XML
• Ciclo de desarrollo del paradigma BMP:– Desarrollar las interfaces requeridas – Diseñar el modelo BPMN.– Generar el código BPEL – Desplegar el código BPEL
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Escenario general
- Analiza situación y gravedad real del paciente.
Se comprueba los parámetros
1. Salta un evento
1. Pulsa el botón de alarma
- Se realiza una consulta.
Se inserta el evento en los calendarios
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Estudio de metodologías Webservices
• Un Web Services es una aplicación que usa un conjunto de estándares y protocolos que permite ser ejecutada de manera remota gracias al paso de mensajes.
• SOAP (Protocolo Simple de Acceso a Objetos)Es un protocolo basado en XML que permite la interacción entre varios procesos, y se apoya sobre el protocolo HTTP.
Ventajas•No esta asociado con ningún lenguaje•Permite la interoperabilidad entre múltiples entornos
Inconvenientes•Dificultades al tratar con datos complejos.
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Estudio de metodologías Webservices
Esqueleto
Esqueleto + código
Esqueleto + código + API = Aplication
PUBLICA
Service.WSDL
Service.XSD
Datatypes.XSD
Carga en el servidor (.WAR)
Metodología
Bottom-Top
Top-Down
USA
USA
Incluir las clases necesarias y anotaciones.
Implementar el codigo.
Se genera el esqueleto
Glassfish
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Servicio gestor de contenido
Requisitos
• El gestor de contenido debe ser accesible desde una interfaz Web Services. Se sitúa así al nivel de servidor de aplicación (Aplication Server) de la red IMS.
• El habilitador debe ofrecer un mapeo entre el identificador de contenido y la URL que indica la ubicación del archivo multimedia, función principal de un gestor de contenido.
• Las URIs suministradas al habilitador deben seguir las reglas REST.
• Debe suministrar la siguiente información del video: nombre, modo de visionado y dirección URL
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Servicio gestor de contenido
PF
GWT
Internet
Content managerB D
INTERFACE
WEB SERVICE
Internet
Repositorio
Arquitectura del servicio
•El primer paso es solicitar al enabler los datos del video, es decir que se solicita la ubicación del video y como se consume. El segundo paso seria realizar la petición al repositorio.
•El centro de coordinación se encarga de mantener y subir los videos al repositorio. Dicha tarea se hará por parte de los administradores usando los scripts SQL correspondientes.
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Servicio gestor de contenido
•El repositorio es un servidor http montado sobre una maquina Linux con la distribución Fedora •La base de datos utilizada es MySQL y esta ubicada en el nodo Aplication Server.
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Servicio calendario virtual
Centro de Coordinación
Plataforma Fija
Programa evento de calendario
Recuerda al usuario el evento
Servidor CalDAV
Popup con características del
evento
Notificación
Recordatorio
• Calendario servidor:
- Se insertan eventos médicos con alarmas
- Notificación (Disparador de workflows)
• Calendario cliente:
- Se consultan los eventos- Saltan recordatorios
• Sincronismo de los calendarios.
• Capacidad offline
• Uso de Open Source y estándares
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Servicio calendario virtual
• Utiliza el protocolo Caldav
• Ical de tipo Xml define el modelo de un objeto calendario
• Bedework esta basado en java y es open source
• Interfaces:– putEvent(String user,
CalendarEvent event)– removeEvent (String user,
CalendarEvent event) (NI)– getEventsInRange(String
user, Date startDate, Date endDate) (NI)
Bedework
B D
calDav
INTERFACE
WEB SERVICE
PF
CCTGWT
Internet
Servidor de calendarios
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Servicio calendario virtualCalendario cliente
Bundle calendario virtual
Tarea de sincronización remota
* Descarga calendario remoto
Tarea de notificación de eventos
* Filtrado de eventos en rango* Notificación eventos en EventAdmin
Calendario local(iCalendar)
Servicio consulta calendario
* Consulta de eventos entre fechas
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Servicio de videoconferencia• El servicio permite la comunicación entre dos o
más personas usando la videoconferencia utilizando un micrófono y una webcam.
• Requisitos:
– Cliente SIP que permita realizar llamadas automáticas a determinados contactos, así como soportar un escenario de transferencia de llamadas entre 3 usuarios
– Tecnología Web que permita activar el cliente SIP desde un portal Web
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Servicio de videoconferencia
• El cliente SIP es el SIP Communicator, y utilizamos dos versiones.
• Cliente para el paciente:– Al iniciarse la aplicación, se registra automáticamente.
(Archivos de configuración XML)– Inicia automáticamente la llamada (Modificación de la lógica)
• Cliente para el medico:– Registro automático del medico.– Lógica que soporte el escenario de trasferencia de la
llamada.
• Los clientes SIP son encapsulados en Java Web Start.
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Servicio de videoconferencia
CCTPasarela Fija
WWW-GWT WWW
Pub
lica
Pub
lica
HTTP-Server
SipComunicator Paciente
JNLP JNLP
SipComunicator MedicoVideoConference
INTERFACE
WEB SERVICE
IMS
SIP SIP
SIP - SOAP
SOAP
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Servicio de videoconferenciaRegistro y llamada
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Servicio de videoconferenciaTransferencia
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Servicio de videoconferenciaTransferencia
![Page 31: Universidad politécnica de madrid](https://reader037.fdocuments.net/reader037/viewer/2022103000/55648bbed8b42a73418b4ef9/html5/thumbnails/31.jpg)
Pruebas• Los servicios se probaron con:
– Cliente java webservice construido con Axis1 y la metodología top-down
– soapUI: Genera las peticiones automáticamente gracias al wsdl.
• Se probó en el entorno real del prototipo los diferentes clientes SIP.
• La transferencia se monitorizo gracias al wireshark.
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PruebasSoapUI: Transferencia
Petición Respuesta
![Page 33: Universidad politécnica de madrid](https://reader037.fdocuments.net/reader037/viewer/2022103000/55648bbed8b42a73418b4ef9/html5/thumbnails/33.jpg)
PruebasTrazas Wireshark: Transferencia
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Conclusiones• Gestor de contenido: un servicio básico pero con
potencial• Calendario Virtual: Dificultades con las librerías
del protocolo CALDAV• Videoconferencia: Poco estable, y ofrece gran
calidad en el video llamada.• IMS: Un producto para las telecomunicaciones