Push-To-Talk em Ambiente Móvel IMS (cliente)

Transcrição

1 Push-To-Talk em Ambiente Móvel IMS (cliente) LUÍS FILIPE DOS SANTOS REIS Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em ENGENHARIA DE REDES E COMUNICAÇÕES Júri Presidente: Orientador: Vogais: Professora Teresa Maria Sá Ferreira Vazão Vasques Professor Mário Serafim dos Santos Nunes Professor Fernando Henrique Corte Real Mira da Silva Setembro de 2007

2 Agradecimentos Gostaria de agradecer ao Professor Mário Serafim Nunes pelo apoio prestado no desenvolvimento deste trabalho desde a atribuição da dissertação até ao final. O meu obrigado ao Professor Rui Cruz pelas suas sugestões que me foram muito úteis para o desenvolvimento do cliente PTT mas também na definição da arquitectura do sistema PTT. Ao Guido Varatojo, meu colega de curso, agradeço-lhe por toda a dedicação, motivação e disponibilidade. Foi um prazer trabalhar com o Guido no desenvolvimento deste sistema. Obrigado à minha família pela compreensão e apoio durante o desenvolvimento deste trabalho. Muito obrigado a todos! 2

3 Resumo O IP Multimedia Subsystem (IMS) é uma arquitectura horizontal que permite aos operadores de telecomunicações oferecer serviços da Internet aos seus clientes com qualidade de serviço, aplicando diferentes formas de charging e integrando vários serviços. Neste contexto, estima-se que o Push-To-Talk (PTT) seja o primeiro serviço baseado em IMS fornecido por um conjunto alargado de operadores, porque é um serviço pouco exigente relativamente ao atraso e largura de banda das ligações utilizadas. O meu trabalho consiste no desenvolvimento de um cliente PTT, e ao meu colega Guido Varatojo coube-lhe desenvolver o servidor PTT. A análise e definição da arquitectura do sistema PTT foram conseguidas por ambos. Começamos pela definição da arquitectura do sistema PTT, de forma a respeitarem os princípios IMS definidos pelo Third Generation Partnership Project (3GPP). Por outro lado, também considerámos as sugestões do Open Mobile Alliance (OMA) na definição do sistema Push-To-Talk Over Cellular (PoC). No fim da arquitectura definida, comecei a desenvolver o cliente PTT. É uma aplicação com modo gráfico, desenvolvida em Java para Desktop. Ao longo do tempo, as aplicações: cliente e servidor foram testadas individualmente e numa fase posterior em conjunto. No final, efectuámos vários testes ao sistema PTT, e três destes testes são descritos detalhadamente neste documento. Os testes foram realizados numa rede de alto débito e numa rede Code Division Multiple Access (CDMA2000) do operador Zapp. Segundo os parâmetros de desempenho definidos pelo OMA provamos que o sistema PTT desenvolvido é perfeitamente usável em ambas as redes de acesso. Palavras-Chave IP Multimedia Subsystem, Internet, Rede Móvel, Push-To-Talk, VoIP 3

4 Abstract IP Multimedia Subsystem (IMS) is a horizontal architecture which allows telecommunication operators to offer internet with quality of service to their clients applying different charging methods. In this case, the Push-To-Talk (PTT) service is expected to be one of the first services based in IMS, distributed by a large amount of operators, due to it being a type of service with low requirements, because of its delays and the bandwidth of the used connections. My assignment consists in the development of the PTT client, and my partner, Guido Varatojo, will develop the PTT server. The analysis and the architecture of the PTT server were achieved by both. We first started defining the architecture of the PTT system, trying to respect the IMS principles established by the 3GPP. On the other hand we also considered OMA suggestions in the PoC system definition. After defining the architecture, I started to develop the PTT client. It consists in an application with a graphic mode, developed by Java for desktop. Then, applications such as client and server were tested individually and in an advanced phase they were tested together. In the end we carried out several tests to the PTT system. Three of these tests are properly inserted with detail in this document. These tests were performed in a high-bandwidth connection and in a CDMA2000 belonging to the Zapp operating network. According to the performance parameters established by OMA we proved that the developed PTT system can be perfectly used in both access networks. Key-Words IP Multimedia Subsystem, Internet, Mobile Networks, Push-To-Talk, VoIP 4

5 Índice 1. Introdução Contexto e Objectivos Estrutura do Documento Estado da Arte IMS Definição Normalização Requisitos Arquitecturais Principais Protocolos Usados Arquitectura IMS Principais Vantagens PTT Definição PTT Requisitos PTT Principais Protocolos Arquitectura PTT Tipos de Estabelecimento de Sessão Exemplo de Interacção Análise ao Artigo: Performance Analysis of SIP-based Push-To-Talk Service for GPRS/cdma2000 Network Problema Solução Comentários e Contribuições para a Tese Fraunhofer Institute FOKUS Problema/Motivação Solução Aplicação PTM Comentários e Contribuições para a Tese Linguagem de Programação

6 2.6. Biblioteca Áudio para Java QuickTime for Java Java Media Framework Biblioteca SIP para Java Jain SIP MjSIP Conclusão/Síntese Arquitectura Cliente PTT Arquitectura da Solução Elementos da Arquitectura x-cscf Servidor PTT Cliente PTT HSS A Arquitectura e os princípios IMS A Arquitectura e os requisitos PoC do OMA Protocolos da Arquitectura Implementação Diagrama de Estados do Utilizador Registo no x-cscf Registo no servidor PTT Contactos PTT Lista de Contactos Adicionar Contacto Remover Contacto Modificar Contacto Exemplo de Interacção Grupos PTT Presenças no Cliente PTT Serviço de Presenças na Rede Serviço de Presenças no servidor PTT

7 Síntese de Serviços de Presenças Protocolo de floor control Para que serve? Mensagens de floor control Diagrama de Estados de floor control Áudio no Cliente PTT Envio de Áudio via Streaming Recepção de Áudio via Streaming Ficheiros de Entrada Campos do Ficheiro de Entrada Exemplo de um Ficheiro de Entrada Ficheiros de Saída Ficheiro de log Ficheiro de Estatística Exemplo Geral de Interacção Testes Funcionalidade Parâmetros de Desempenho Ambiente de Testes Teste de Sessão de 1 para Descrição do Teste Objectivo do Teste Teste na Rede de Alto Débito Teste na Rede CDMA Resultado Obtido Conclusão Teste de Sessão de Grupo Descrição do Teste Objectivo do Teste Resultado Obtido Conclusão Teste de Sessão de 1 para

8 Descrição do Teste Objectivo do Teste Resultado Obtido Conclusão Conclusões de Testes Conclusão Principais Conclusões do Trabalho Trabalho Futuro Manual de Utilizador Objectivos do Manual Estabelecimento e Terminação de Sessão Como lançar a Aplicação Cliente Registo na Rede Registo no Servidor PTT Estabelecimento de Sessão Anular Registo no Servidor PTT e na Rede Contactos e Grupos Serviços de Presenças Bibliografia Anexo A Teste de Sessão de 1 para Teste de Sessão de grupo Teste de Sessão de 1 para

9 Lista de Quadros e Figuras Figura2.1-IM S juntao melhordo mundo móvelcom o melhordainternet...17 Figura2.2-ArquitecturaIM S...20 Figura2.3-ArquitecturaVerticalTradicionalcontraArquitecturaHorizontal(IM S)...24 Figura2.4-Velho walkie-talkie, Figura2.5-Distribuição de Áudio num SistemaPTT...26 Figura2.6-Transição de EstadosdosActores...27 Figura2.7-Exemplo de interacção utilizando XCAP,como especificado em [10]...31 Figura2.8-ArquitecturaPoC como especificado em [11]...32 Figura2.9-Sessão entre doisclientesptt...34 Figura2.10-Estabelecimento de Sessão PTT de um paraum (simplificação)...35 Figura2.11-Pedido de floornumasessão PTT já estabelecida...36 Figura2.12-M odelo Proposto no Artigo: "Performance Analysis(...)forGP RS/cdma2000 Network"...37 Figura2.13-ArquitecturaFOKUS IM S Playground como especificadaem [14]...38 Figura2.14-Application Server desempenhando papelde SIP UserAgent...40 Figura2.15-Application Server desempenhando papelde SIP Proxy Agent...40 Figura2.16-Application Server desempenhando papelde SIP B2BU A...41 Figura2.17-OSA/Parlay API[17]...42 Figura2.18-Openimscore retirado de [19]...44 Figura3.1-ArquitecturadaSolução...46 Figura3.2-DiagramaEntidade-Relacionamento do HSS...48 Figura3.3-Tabelasdo HSS...48 Figura4.1-Diagramade Estadosdo Utilizador...50 Figura4.2-Registo do cliente no Proxy/Registrar...51 Figura4.3-AnularRegisto...52 Figura4.4-SignIn com sucesso...53 Figura4.5-SignIn com insucesso...53 Figura4.6-SignOut...54 Figura4.7-Interacção alterando alista de Contactos...56 Figura4.8-VáriosPapéisno Serviço de Presenças...58 Figura4.9-Diagramade M ensagensde Interacção com Serviço de Presenças...60 Figura4.10-Diagramade Estadosde um SubscritorPTT...61 Figura4.11-Diagramade M ensagens-estadosptt...63 Figura4.12-Diagramade Estadosde floorcontroldaaplicação...66 Figura4.13-Fluxogramarepresentativo do algoritmo utilizado parao envio de áudio...69 Figura4.14-Fluxogramarepresentativo do algoritmo utilizado paraarecepção de áudio

10 Figura4.15-Diagramade Sequênciade M ensagensde um serviço PTT...74 Figura5.1-Arquitecturado Teste de Sessão 1 para1 Rede de Alto Débito...79 Figura5.2-Arquitecturado Teste de Sessão 1 para1 -Rede CDM A Figura5.3-ResultadosEstatísticosdo Teste de Sessão 1 para1 paraambasasrede de acesso...80 Figura5.4-Cálculosparao Teste de Sessão de grupo paraambasasredesde acesso...81 Figura5.5-Arquitecturado Teste de Sessão 1 para Figura5.6-Cálculosparao Teste de Sessão 1 para

11 Lista de Abreviaturas 3GPP Third Generation Partnership Project 3GPP2 Third Generation Partnership Project 2 AAA Authentication, Authorization, Accounting AAEE Atraso do Áudio Extremo a Extremo ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line API Application Program Interface AS Application Server B2BUA Back-To-Back User Agent BER Bit Error Rate BGCF Breakout Gateway Control Function CAMEL Customized Application for Mobile Network Enhanced Logic CAP CAMEL Application Part CDMA Code Division Multiple Access CDR Call Detail Record COPS Common Open Policy Service CPL Call Programming Language CSCF Call/Session Control Function CSE CAMEL Service Environment DNS Domain Name System EDGE Enhanced Data rates for GSM Evolution EV-DO 1x Evolution-Data Optimized FHoSS FOKUS Home Subscriber Server FMC Fixed Mobile Convergence GPRS General Packet Radio Service GSM Global System for Mobile communication gsmscf GSM Service Control Function HFC Hybrid Fiber Coax HSS Home Subscriber Server HTML HiperText Markup Language I-CSCF Interrogating-CSCF IETF Internet Engineering Task Force IMS IP Multimedia Subsystem IMS-ALG IMS Application Layer Gateway IM-SSF IP Multimedia Service Switching Function IMT-2000 International Mobile Telecommunications-2000 IP Internet Protocol ISDN Integrated Services Digital Network ISEG Internet Engineering Steering Group JMF Java Media Framework JVM Java Virtual Machine MGCF Media Gateway Control Function MGW Media Gateway 11

12 MMS Multimedia Messaging Service MOS Mean Opinion Score MRF Media Resource Function MRFC Media Resource Function Controller MRFP Media Resource Function Processor NAI Network Access Identifier NAT-PT/NAPT-PT Network Address Port Translator Protocol Translator NGN Next Generation Networking NIST National Institute of Standards and Technologies OMA Open Mobile Alliance OSA Open Service Architecture OSA-SCS Open Service Access Service Capability Server OSC Open SIP Client PA Presence Agent PCG Project Co-ordination Group PCM Pulse Code Modulation P-CSCF Proxy-CSCF PDF Policy Decision Function PER Packet Error Rate PIDF Presence Information Data Format PoC Push-To-Talk Over Cellular PSTN Public Switched Telephone Network PSTN/CS PSTN/Circuit Switching PTM Push-To-Multimedia PTT Push-To-Talk PUA Presence User Agent QoE Quality of Experience QoS Quality of Service QV Qualidade da Voz RADIUS Remote Authentication Dial In User Service RFC Request for Comments RPID Rich Presence Information Data Format RTCP RTP Control Protocol RTP Real-Time Transport Protocol SC Steering Committee S-CSCF Serving-CSCF SDP Session Description Protocol SEMS SER Media Server SER SIP Express Router SGW Signaling Gateway SIP Session Initiation Protocol SIPSEE SIP Servlet Execution Environment SLF Subscriber Location Functions SMS Short Messaging Service SSF Service Switching Function TARR Tempo de Anular Registo na Rede 12

13 TARSP Tempo de Anular Registo no Servidor PTT TaT Turnaround Time TBCP Talk Burst Control Protocol THIG Topology Hiding Inter-network gateway TOFNS Tempo de Obtenção de floor numa Nova Sessão TOFSE - Tempo de Obtenção de floor numa Sessão já Existente TrGW Transition Gateway TRR Tempo de Registo na Rede TRSP Tempo de Registo no Servidor PTT TSG Technical Specification Groups UE User Equipment UMTS Universal Mobile Telecommunication System URI Uniform Resource Identifier VoIP Voice over IP WLAN Wireless Local Access Network XCAP XML Configuration Access Protocol XDMC XML Document Management Client XML extensible Markup Language 13

14 1. Introdução 1.1. Contexto e Objectivos Desenvolvida inicialmente para o exército americano, a Internet é actualmente um conjunto de redes que se estende por todo o mundo. Estima-se que 17,8% da população mundial utilize a Internet [1]. A grande expansão deste conjunto de redes ocorreu devido à utilidade dos serviços oferecidos, tais como: correio electrónico, World Wide Web, chats, e partilha de arquivos. O mundo móvel está também em larga expansão em todo mundo. Por exemplo, Portugal tem cerca de 10,6 milhões de habitantes [2] e no segundo trimestre do ano 2007 existiam mais do que 12 milhões de assinantes do serviço telefónico móvel [3]. Um assinante é considerado pela Anacom como um cartão telefónico que está abrangido por um contrato com um dos operadores nacionais. O que leva a concluir que já existem mais assinantes do que habitantes. Todo este sucesso do mundo móvel deve-se essencialmente à ubiquidade no acesso aos serviços oferecidos. O IP Multimedia Subsystem (IMS) permite aos operadores de telecomunicações oferecer aos utilizadores do mundo móvel todos os serviços da Internet, com níveis de qualidade de serviço, aplicando diversas formas de charging, e possibilitando a integração de vários serviços independentemente da rede de acesso do utilizador. O IMS é uma arquitectura composta por vários componentes e a sua normalização surgiu em 2001 com o lançamento da Release 5 pela parte do Third Generation Partnership Project (3GPP). Os operadores de telecomunicações irão proporcionar aos seus utilizadores uma gama variada de serviços baseados em IMS, tais como Push-To-Talk (PTT), Push-To-Watch, videotelefonia, partilha de arquivos/informação e mensagens instantâneas. O PTT será certamente um dos primeiros serviços baseados em IMS fornecido por um leque variado de operadores porque não é exigente quanto ao débito e atraso das ligações utilizadas [4]. O PTT é um serviço de voz half-duplex, ou seja, apenas permite uma só pessoa falar em cada instante e é de fácil interacção. Para mostrar a utilidade deste serviço considere-se o exemplo seguinte: Um dado patrão de uma empresa de construção decide convidar os seus 20 empregados para o almoço. Utilizando um telefone ou telemóvel tradicional teria de fazer 20 chamadas, uma para cada um deles. Com um serviço deste tipo bastaria premir, manter o botão PTT do seu telefone e poderia falar para todos os seus funcionários ao mesmo tempo, marcando desta forma o almoço muito mais rapidamente. É nesta sequência que é inserido o meu trabalho de Mestrado. Trata-se do desenvolvimento de uma aplicação cliente Push-To-Talk num ambiente móvel IMS. Um colega de curso de seu nome Guido Varatojo irá desenvolver o servidor correspondente. A definição da arquitectura do Projecto, incluindo protocolos utilizados, mensagens transmitidas e recebidas será desenvolvida por mim e pelo meu colega de curso. 14

15 O objectivo dos dois trabalhos será demonstrar as potencialidades de uma arquitectura IMS, utilizando várias redes de acesso e seguindo as normas existentes sempre que possível Estrutura do Documento Este documento encontra-se dividido em seis secções principais: Estado da Arte, Arquitectura da Solução, Implementação, Testes, Conclusão, Manual de Utilizador e Anexo A. No Estado da Arte irei descrever o resultado da minha pesquisa bibliográfica. Os conceitos Push-To-Talk e IP Multimedia Subsystem serão explicados detalhadamente, assim como as soluções já desenvolvidas que envolvem estes conceitos. Nesta secção será justificada a escolha da biblioteca áudio e da linguagem de programação a utilizar no cliente PTT. Na Arquitectura da Solução será descrita a arquitectura por nós definida. Para cada componente da arquitectura: x-cscf, aplicação cliente, aplicação servidor e base de dados serão explicadas as suas funções. Os protocolos utilizados e os princípios IMS e OMA seguidos pela arquitectura serão também esclarecidos. Na Implementação irão ser descritas as funções do cliente PTT e da arquitectura em geral, de uma forma mais detalhada do que no capítulo anterior. Descreve-se essencialmente as mensagens envolvidas, funcionamento de cada função, dificuldades encontradas e opções tomadas com recurso a diagramas de estado e de mensagens. Os testes efectuados serão descritos na secção de testes. Estes testes envolveram mais do que uma rede de acesso e serviram para avaliar as aplicações cliente e servidor. Esta avaliação teve em conta não só o cumprimento das funções desejadas para o sistema PTT, mas também a performance do sistema face às métricas de desempenho definidas pelo Open Mobile Alliance (OMA). Na conclusão será feito um comentário genérico a todo o trabalho tendo em conta as dificuldades encontradas, as opções tomadas e o resultado dos testes ao sistema em geral. Por outro lado, será indicado qual o trabalho futuro, ou seja, as funcionalidades/optimizações que poderiam acrescentar mais valor ao sistema desenvolvido. No Manual de Utilizador irá ser explicado ao utilizador como realizar as principais acções na aplicação cliente. Este Manual, como qualquer Manual de Utilizador parte do princípio que o utilizador conhece os conceitos que envolvem este trabalho [27]. O Anexo A contém uma lista de tabelas com os resultados de cada teste em cada rede de acesso para cada iteração. Contudo, a síntese da informação destas tabelas encontra-se no capítulo de Testes. 15

16 2. Estado da Arte 2.1. IMS Definição O Internet Protocol (IP) Multimedia Subsystem (IMS) é o elemento chave na arquitectura 3G que permite o acesso a todos os serviços da Internet através de um terminal móvel [4]. A Internet evoluiu muito nos últimos anos, essencialmente devido à utilidade dos serviços disponibilizados aos utilizadores, tais como o , World Wide Web, Instant Messaging, Presence, Voice Over IP (VoIP) e videoconferência, entre outros. A divulgação de ferramentas para a criação de serviços web e o uso de protocolos abertos pela Internet proporciona o rápido desenvolvimento dos serviços existentes e o surgimento de serviços inovadores. O sucesso do mundo móvel não se deve só aos serviços oferecidos, mas também à mobilidade de acesso a esses mesmos serviços. Tudo isto com um preço aceitável, com terminais cada vez mais sofisticados, mais pequenos, mais baratos e com menos necessidades energéticas. Os operadores móveis fornecem variadíssimos serviços, como é o caso de chamadas telefónicas, serviço de mensagens curtas Short Messaging Service (SMS) até mensagens multimédia Multimedia Messaging Service (MMS). Os utilizadores móveis podem utilizar serviços da Internet, como ler o ou aceder a um browser HiperText Markup Language (HTML) usando uma ligação de dados. Enquanto que os terminais 2G podem fazer de modem para transmitir pacotes IP sobre circuitos, os terminais 3G têm a tecnologia de comutação de pacotes implícita para a comunicação de dados. Com o uso destes terminais, a transmissão de dados é mais rápida e a largura de banda para acesso à Internet cresce dramaticamente. Desta forma podemos questionar a inovação trazida pelo IMS, se o mundo móvel com recurso a terminais 3G permite aceder a todos os serviços da Internet, com velocidades de transmissão de dados bastante boas. As novidades apontam para a Quality of Service (QoS), charging e integração de diferentes serviços. Em ambientes móveis a qualidade de serviço ganha especial importância em serviços de tempo real, por exemplo, se numa chamada VoIP, o atraso da propagação da informação na rede for superior a 300 milissegundos, o diálogo tornar-se-á impossível de manter. O IMS permite aos operadores saber qual o serviço que o utilizador está a usar num dado momento. Desta forma os operadores podem escolher a forma de cobrança ao cliente em função do tipo de tráfego e não apenas na quantidade de informação transferida. Outra razão para a existência do IMS é a integração de diferentes serviços. Os operadores não necessitam de desenvolver todos os serviços que oferecem aos clientes, devido às interfaces normalizadas oferecidas pelo IMS. Consequentemente, consegue-se uma integração natural de todos os serviços independentemente da entidade que os desenvolveu. 16

17 O IMS permite a junção do mundo móvel com a Internet. O melhor da Internet é a utilidade dos serviços proporcionados ao utilizador e o melhor do mundo móvel é a ubiquidade no acesso. O 3GPP recolhe o melhor dos dois mundos (Figura 2.1), proporcionando assim uma arquitectura horizontal que é o IMS Normalização Figura 2.1- IMS junta o melhor do mundo móvel com o melhor da Internet O International Mobile Telecommunications-2000 (IMT-2000) é um standard global para redes 3G com o objectivo de possibilitar o acesso a serviços de telecomunicações usando ligações móveis, incluindo redes terrestres e satélite. Envolvidos neste standard existem duas organizações que se destacam na área de IMS, como: 3GPP e Third Generation Partnership Project 2 (3GPP2). O 3GPP é uma colaboração entre algumas organizações normalizadoras de telecomunicações, conhecidas como organizational partners. Foi concebido para desenvolver Technical Specifications e Technical Reports para o sistema de terceira geração baseado em Global System for Mobile communication (GSM). Mais tarde, o seu âmbito foi reforçado para incluir a manutenção e desenvolvimento das especificações GSM. O 3GPP tem como elementos principais, um Project Co-ordination Group (PCG) que é responsável por toda a gestão do 3GPP, planeamento de tempo e atribuição de trabalho, por Technical Specification Groups (TSG) e por grupos de trabalho. Os grupos de trabalho não produzem standards, em vez disso produzem Technical Specifications e Technical Reports que são aprovados pelos TSG. Uma vez aprovados são submetidos aos parceiros organizacionais para serem sujeitos a processos de normalização. O 3GPP agrupa as suas especificações formando assim uma Release. O 3GPP2 nasceu para desenvolver as redes móveis norte americanas e asiáticas baseadas em ANSI/TIA/EIA-41 e Code Division Multiple Access-2000 (CDMA2000) em sistemas de terceira 17

18 geração. O 3GPP2 tem uma estrutura muito semelhante ao 3GPP, e é também constituído por parceiros organizacionais. Em relação à sua estrutura contém uma entidade denominada Steering Committee (SC) que é responsável por todo o processo de planeamento e quatro Technical Specification Groups (TSG) que desenvolvem todas as especificações técnicas. Como o 3GPP, o 3GPP2 não produz standards mas sim Technical Specifications e Technical Reports, estes documentos são criados pelos TSG e aprovados pelo SC. No final, e tal como no 3GPP, as Technical Specifications e Technical Reports são sujeitos aos processos de normalização dos parceiros organizacionais. O Internet Engineering Task Force (IETF) é uma organização que desenvolve arquitecturas, protocolos e operações da Internet. Na sua estrutura, o IETF conta com os grupos de trabalho (working groups) que desenvolvem todo o trabalho técnico, produzindo desta forma os Internet- Drafts. Um conjunto de grupos de trabalho formam uma Area Directorate, e cada área tem um ou dois directores. Todos os directores de todas as áreas juntamente com o presidente do IETF formam o Internet Engineering Steering Group (ISEG). Os documentos técnicos, denominados Internet-Drafts passam aos conhecidos Request for Comments (RFC) quando o ISEG os aprova. É de realçar a diferença entre documentos, enquanto os Internet-Drafts representam trabalho em progresso, documentos temporários e que têm uma validade de 6 meses, os RFCs são especificações estáveis. O 3GPP e o 3GPP2 normalizaram o seu próprio IMS, embora estes sejam relativamente similares. As diferenças entre o 3GPP IMS e o 3GPP2 IMS serão apresentadas sempre que necessário, contudo, e como as especificações do 3GPP2 IMS foram baseadas no correspondente 3GPP IMS, irei-me focar essencialmente no IMS definido pelo 3GPP. Como sabemos, o IMS tem como objectivo utilizar protocolos Internet, de forma a tirar vantagem de qualquer futuro serviço criado para a Internet. Para tal, o 3GPP e o 3GPP2 estabeleceram uma colaboração com o IETF de forma a encontrar soluções que dessem respostas aos requisitos IMS, e que ao mesmo tempo fossem genéricas o suficiente para serem usadas em outros ambientes. Outro organismo importante na normalização do IMS é o Open Mobile Alliance (OMA), este organismo tem um papel importante no desenvolvimento de serviços IMS. Uma funcionalidade do OMA é a normalização de service enablers para o IMS. Desta forma, um serviço Push-To-Talk, por exemplo, pode interoperar com outro serviço Push-To-Talk desde que ambos tenham seguido as especificações do OMA, mesmo que tenham sido desenvolvidos em plataformas distintas e até em linguagens de programação diferentes. Existe um acordo objectivo entre o OMA, 3GPP e 3GPP2. O OMA gera requisitos no IMS e o 3GPP e 3GPP2 estendem o IMS para satisfazer todos os requisitos do OMA. Este acordo promove diferentes versões do IMS: o 3GPP IMS e o IMS estendido pela OMA. Da mesma forma que o 3GPP IMS e o 3GPP2 IMS referem protocolos e extensões ao IETF, as especificações OMA também incluem referências a documentos IETF. A relação entre o OMA e o IETF consiste principalmente na comunicação ao nível dos grupos de trabalho, onde os requisitos do OMA chegam aos grupos de trabalho relevantes do IETF, que os analisam e desenvolvem soluções apropriadas. 18

19 Requisitos Arquitecturais Alguns requisitos foram propostos para o desenho e concepção do 3GPP IMS. Estes requisitos foram fruto das necessidades do mercado e das dificuldades sentidas pelos operadores. As necessidades dos utilizadores são essencialmente de comunicação áudio e vídeo, logo o IMS deve suportar sessões multimédia IP, ou seja, sessões onde existam vários tipos de média em simultâneo com base no protocolo IP. Por outro lado, os mecanismos de negociação de QoS têm também o seu lugar na lista de requisitos. Consequentemente o IMS permitirá que os operadores controlem o QoS fornecido a um dado utilizador, em função do estado da rede ou subscrição a que o utilizador está sujeito. A interligação com a Internet e com redes de comutação de circuitos é fundamental, logo será mais uma funcionalidade desejada. O roaming é já um requisito genérico desde as redes móveis de segunda geração e não pode passar despercebido no IMS, permitindo assim a migração de utilizadores entre diferentes operadores. O operador tem necessidade de controlar os utilizadores com base em políticas definidas, tipicamente para impor codecs ou para controlar o acesso aos serviços disponibilizados, logo faz sentido que IMS suporte esta funcionalidade. É conveniente que exista uma criação rápida de serviços e que estes possam ser acedidos através de redes de acesso diferentes. O IMS terá de ser independente do acesso, logo para além do 3G poderá ser acedido por Wireless Local Access Network (WLAN), Asymmetric Digital Subscriber Line (ADSL), Hybrid Fiber Coax (HFC), entre outras. A segurança é uma palavra-chave em todos os sistemas de telecomunicações e o IMS não é excepção. Desta forma, o IMS deve garantir uma comunicação segura entre o terminal e a rede IMS. De forma a facilitar o trabalho aos operadores ou fornecedores de serviços, o IMS deve suportar diferentes modelos de charging. Assim, o utilizador pode ser cobrado de diferentes formas, e o operador pode escolher a mais vantajosa para um dado serviço ou para o utilizador. A arquitectura IMS suporta o on-line charging e o off-line charging. O on-line charging é um processo de cobrança que pode afectar a utilização de um serviço em tempo real. Na prática, o operador pode verificar o saldo do utilizador antes de permitir o uso de um dado serviço e pode parar uma dada sessão caso o saldo do utilizador fique nulo. O off-line charging é um processo de cobrança que não afecta a utilização de serviços em tempo real, é o modelo tradicional onde a informação de cobrança é colectada e no final de um determinado período de tempo, o operador apresenta a conta ao utilizador. A arquitectura IMS deve ser baseada em camadas, onde cada camada deve ser independente o mais possível da camada adjacente. Um dos objectivos desta aproximação é facilitar a adição de novas redes de acesso Principais Protocolos Usados O Session Initiation Protocol (SIP), Diameter, Common Open Policy Service (COPS), Real- Time Transport Protocol (RTP) e RTP Control Protocol (RTCP) foram alguns dos protocolos escolhidos para o IMS. O SIP definido no RFC 3261 é o protocolo de sinalização do IMS. Foi especificado pelo IETF como um protocolo para estabelecer e gerir sessões multimédia sobre redes IP. É um protocolo baseado em texto, logo é extremamente fácil a sua extensão, debug e também o 19

20 seu uso em variadíssimos serviços. O Diameter foi escolhido para fazer o protocolo Authentication, Authorization e Accounting (AAA) do IMS. Trata-se de uma evolução do Remote Authentication Dial In User Service (RADIUS - RFC 2865) que é um protocolo muito usado na Internet para fazer AAA. O Diameter é um protocolo base que é complementado por Diameter Applications, que não são mais do que extensões ao Diameter para aplicações particulares. O protocolo COPS (especificado no RFC 2748) é usado para transferir políticas, de forma a controlar e a impor restrições ao comportamento do utilizador. O RTP e RTCP especificados no RFC 3550 são usados para transmitir áudio ou vídeo em sessões de tempo real, permitindo controlo estatístico dos pacotes Arquitectura IMS Figura 2.2- Arquitectura IMS 20