Du GSM à l`IP Multimédia, l`évolution des réseaux mobiles

Du
GSM
à
Mots clés
l'IP Multimédia,
l'évolution des
UMTS,
Réseaux
mobiles,
Architecture,
IPMultimédia.
réseaux
mobiles
Par Éric Hatton, Marcello Karaguilla
Ericsson France
La norme
3GPP,
construite
en partie
à partir
de la norme
GSM,
permet
aux opérateurs
de réutiliser
l'infrastructure
existante
pour
offrir
des services
UMTS.
Chaque
évolution
de la norme
enrichit
la
solution
1.
en lui apportant
de nouveaux
Introduction
L'UMTS est une évolution des réseaux mobiles existants, qui, forts de leur succès, intègrent des nouveaux
services notamment des services Multimédias.
Cet article décrit l'architecture de la solution UMTS
telle que la définit la normalisation 3GPP. Les fonctions
de base, telles que l'établissement d'un appel de téléphonie dans le domaine circuits et l'établissement d'un
contexte PDP dans le domaine paquets sont présentés.
Le domaine IP Multimédia est introduitpar le 3GPP afin
d'offrir des services complémentaires sur le réseau
UMTS. L'établissement d'une session IP Multimédia est
décrit.
1.1.
Les réseaux GSM et GPRS
La voix, associée à la mobilité, est le service porteur
du succès de la téléphonie mobile dans le monde entier.
Elle repose sur la commutation de circuits, qui suppose
l'établissement d'un appel préalable à la communication
mécanismes
et possibilités.
entre deux utilisateurs,
ainsi que le relâchement de
l'appel et des ressourcesdu réseau une fois la communication terminée. C'est la raison pour laquelle la tarification de ce service est traditionnellement basée sur la
durée de la connexion.
Le GPRS introduit une nouvelle dimension en offrant
la communication de paquets de données de et vers les
terminaux mobiles. Toujours connecté, toujours en
ligne, où que l'on soit, le GPRS offre la possibilité de
tarification en fonction du volume de données échangées et du contenu ou de la nature des informations
véhiculées, plutôt qu'en fonction de la durée de
connexion. Suite à l'allocation d'une adresse IP au terminai mobile, l'utilisateur a accès à des services personnalisés, qui prennent en compte sa localisation, et qui
peuvent être notamment dans les domaines du commerce électronique, de l'information, du divertissement, en
plus des services tels que la messagerie électronique,
l'échange et le téléchargement
de musiques ou
d'images, et la navigation sur Internet. En ce sens, il
YNOPSIS
. LesopérateursUMTSsont les acteursmajeursde l'évolution
technologiquedu début du xxiesiècle. Cetteévolutionassocie
mobilité,personnalisation,disponibilitéet simplicitéau travers
de servicesà forte valeur ajoutée commeles services Multimédias. L'UMTS représente une évolution des réseaux
mobilesGSM/GPRS.
En tirant profit de la capacité apportée
par le nouveauréseaud'accès radio UTRANet de la complémentaritéentre le domainecircuits d'une part, et le domaine
paquetsd'autre part, l'opérateur UMTSpeut offrir à l'utilisateur final des services associantvoix, donnéeset imagessur
desterminauxmobiles.L'introductionen UMTSdu domaineIP
Multimédiadéfini par la normalisation3GPPR5est l'opportunité pour l'opérateur d'enrichir son offre par des services
générateursde nouveauxrevenus.
. UMTS operators are major contributorsto the technology
evolution of the beginningof the 21st century.This evolution
associatesmobility,personalisation, availability
and simplicity
through value addedservices as Multimediaservices. UMTS
is an evolutionof GSM/GPRS
mobilenetworks.Takingadvantage of the additional capacitydue to the new UTRANradio
access network,as well as of the complementarycircuit and
packet domains,the UMTSoperator can offer the end user
new services associatingvoice, data and images on mobile
terminais.The introductionofthe ! P Muttimediasubsystemin
UMTS,as defined by the 3GPPR5standard,is an opportunity
for the operatorto offer new revenuegeneratingservices.
REE
RM
N°Il
2001
1
NOUVELLES RADIOCOMMUNICATIONS MOBILES
: DU GPRS À L'UMTS
m - - - el-S -g î C-1r
s'agit d'une révolution pour l'utilisateur final, qui jusqu'à présent a asso- !
cié le mot téléphone exclusivement
aux appels commutés par circuits,
Servicesexternes
Serveurs
d'application
Serveurs d'applicatio
Serveurs de Contenu
Co che applicative
qu'ils soient des appels voix ou des
appels de données, le plus souvent via
un modem.
,.
.'....
1.2.
Les réseaux UMTS
Contre --------- Serveurs de Corirâle
Serveurs
dede
Contrôle--I.
Contrôle
...'
Couche Coiitrôle
Grâce à une nouvelle technologie
d'accès radio WCDMA
qui permet
d'offrir une plus large bande passante,
les réseaux UMTS offrent une multitude de nouveaux
services à haut
Couche coiliiectivité Internet
t
.'al Sli rÎ4dtF
"`ryi t
i
L'architecture
2.1.
des télécommunications
que la base de données d'abonnés HLR, puis HSS, en
conformité avec le modèle 3GPP ;
- la couche de connectivité constituée d'un réseau dor-
et les normes
applicables aux réseaux mobiles en particulier (publiées
par le 3GPP - Tliird Generation Partnership Project)
ont
entamé un processus d'évolution
vers une nouvelle
architecture
de type client-serveur
qui repose sur un
modèle en couches sur lequel se greffent différents
accès :
- lacouche applicative reposant sur des plates-formes et
des interfaces API ouvertes, basée sur l'architecture
OSA (Open Service Architecture) et ayant pour rôle de
faciliter
l'implémentation
des nouveaux services
UMTS et leur coexistence avec les services existants ;
- lacouche de contrôle incluant le domaine circuits, le
domaine paquets et le domaine IP Multimédia,
ainsi
sal, des noeuds GGSN qui assurent l'interconnexion
avec les ISP et l'Internet,
ainsi que des passerelles
nommées Media Gateways qui fédèrent tes flux circuits et paquets, GSM et UMTS.
Les éléments clés de cette architecture sont les noeuds
GSM et GPRS qui évoluent pour gérer aussi le trafic
UMTS.
Par opposition
aux fonctions de connectivité,
qui
assurent le transport des flux et du trafic, les fonctions de
contrôle gèrent ces flux et, en utilisant la signalisation,
rendent possibles les connexions entre les utilisateurs.
La séparation des fonctions de contrôle et de connec-
A
l'avenir
ivenir 3GPP)
réseaux
multiservices,
'ES,clients/serveur
clients/serveur dcs
Aujourd'hui
réseaux
mono-service
Contenu
ltenu &
&
Services
rvices
Serveurs
veurs
Services
eï d>_ ; là,
ors
multiservices
velle
:rvices
architccturc
afin
mod:ta-iae'
: taN
Accès
mobile
J
Accès
fixe
fixe
a/
par les serveurs d'appels, ont
été introduitcs
dans cette noude réaliser
horizontale,
des fonctions
spécifiques de manipulation de
flux, et d'inter-fonctionnement
aux frontières de la couche de
connectivité.
.
2)
Réseaux
d'accès,de transportet de commutation
mmacnications.
Figure 1 - Évolution de l'ai-chitecttire des réseaux de télécommunications
REE
NI il
44 N
Déceml>re
Décembre
2001
2U
()i
tivité, telle que présente dans
. les normcs (ITU-TIBICC,
et dans l'architecture
réseaux de 3e génération,
induit une séparation physique
des éléments de réseaux, répartis en couches distinctes. Les
Media Gateways, contrôlées
e
/"'
,
i t,',
Figure 2. Une architecture en couches.
horizontale
client-serveur
L'industrie
RNIS, FrrCP
MediaGateways
UMTS
Une architecture
Serveurs
deCorrtrde
H.248
débit, tels que la vidéo dans le domaine paquets et les services Multimédias
sur le terminal mobile.
2.
'..
La convergence des services
" j de
communication de données,
de voix et d'images augmente
les besoins d'utilisateurs
finaux, connectés à des réseaux
'Du GSM à l'IP
Multimédia. L'évolution des réseaux mobiles 1
différents, d'échanger des informations de manière transparente. Même si un des segments parcourus par le message d'un utilisateur à un autre est a priori uniforme
puisqu'il appartient à un réseau d'un opérateur donné, il
est fort probable qu'une adaptation sera nécessaire à un
point ou un autre de la connexion. Les passerelles y
jouent un rôle clé. Le rôle d'une passerelle (Gateway) est
justement de permettre l'utilisation de supports physiques différents (cuivre, fibre optique) et de techniques
de transmission différentes (TDM, ATM, IP) pour assurer le transport des messages d'un bout à l'autre de la
connexion, sansen principe en modifier le contenu.
La Media Gateway est la passerelle qui assure une
modification de flux pour la communication entre segments de connexion appartenant à des réseaux différents.
Dans le cas des réseaux mobiles en particulier, le
réseau d'accès radio impose l'optimisation de l'utilisation de la bande passante. Pour cette raison, au moins
une transformation du codage de la voix est nécessaire
pour chaque connexion, rendant le transcodage
(codingldecoding)
une fonction essentielle dans les
réseaux mobiles. Le transcodage est un exemple de
modification de flux réalisée dans les Media Gateways.
2.2.
Le rôle du coeur de réseau UMTS
Pour assurer les services UMTS, le coeur de réseau
UMTS joue un rôle important. En effet, il appartient au
coeur de réseau de :
. Gérer l'accès radio UMTS, les données d'abonné, les
appels et services supplémentaires, les sessions de
transfert de données, et l'interconnexion aux réseaux
tiers. Étant conçu comme une évolution des équipements GSM et GPRS, le coeur de réseau UMTS garantit, par ailleurs, la disponibilité de l'ensemble des
services GSM/GPRS dans les réseaux UMTS, ainsi
que la possibilité pour l'abonné de conserver son
numéro d'appel GSM (MSISDN), même si une nouvelle carte USIM ainsi qu'un nouveau terminal sont
nécessaires.
. Gérer la mobilité et garantir une continuité de service
sur le territoire pour les clients, qu'ils soient statiques
ou en mouvement. Élément essentiel, les handovers
entre les technologies radio, inter-systèmes et interopérateurs doivent être assurés (interfaces ouvertes).
Grâce aux synergies entre réseaux GSM et UMTS tels
que définis dans les normes, tout opérateur UMTS
aura, dès la première phase de déploiement de son
réseau, une masse de clients potentiels au moins égale
au nombre d'abonnés mobiles existants, qui pourront
facilement souscrire à des services UMTS. La continuité de service GSM/GPRS-UMTS pour ces abonnés
doit être garantie par le support des services
GSM/GPRS dans le réseau UMTS, des terminaux
UMTS dans le réseau GSM/GPRS et par le support du
handover entre UMTS et GSM.
. Garantir la sécurité d'accès au réseau ainsi que l'intégrité et la confidentialité des flux. Les procédures
d'authentification,
de cryptage, de vérification de
l'identité des terminaux, du contrôle d'abonnement par
service et des mécanismes de sécurité pour les réseaux
IP (IP Sec, filtrage, tunnels) doivent être mis en oeuvre
dans ce sens.
Assurer la connectivité en fonction des différents
besoins en terme de qualité de service. Le coeur de
réseau doit fournir notamment aux applications les
connexions de bout en bout de manière dynamique et
optimisée, selon les besoins de chaque application. Un
réseau de transport commun multiservices peut être
une solution efficace. Une traduction des critères de
qualité de service requis par l'application vers le
réseau de transport est faite au niveau du coeur de
réseau UMTS. Des passerelles à modification de flux Media Gateway - assurent à la fois la commutation et
la gestion des organes nécessairespour l'établissement
des appels commutés par circuits (transcodeurs, annuleurs d'écho, inter-fonctionnement de données, tonalités, annonces interactives, conférences).
. Assurer l'itinérance et l'accueil des abonnés des
réseaux partenaires GSM, GPRS et UMTS, notamment
étrangers.
. Permettre des services et une interface homme-machine uniques vu du client, où qu'il soit. Ceci est rendu
possible grâce au concept d'Environnement Virtuel du
Réseau Domicile (Virtual Home Environment) conformément au modèle 3GPP.
. Assurer simultanément plusieurs connexions commutées par circuits et plusieurs sessions de transfert de
paquets de données pour chaque client. Contrairement
au GSM, les sessions établies en parallèle ne partagent
pas les mêmes ressources et de ce fait ne sont pas
mutuellement restrictives.
. Fournir une interface ouverte pour l'introduction rapide de nouveaux services.
. Etre préparé pour les évolutions futures. Le coeur de
réseau UMTS doit à la fois permettre la réutilisation
des investissements passéset être préparé pour les évolutions futures. Basé sur une nouvelle architecture où
les équipements de contrôle (serveurs d'appel) sont
séparés de ceux assurant la connectivité (passerelles à
modification de flux Media Gateway), il doit permettre
une évolution simple et naturelle. La réutilisation des
équipements GSM et GPRS pour l'UMTS et la possibilité de mutualiser des équipements pour gérer aussi
bien du GSM/GPRS et de l'UMTS requiert une flexibilité des équipements et résulte en une grande diversité des solutions possibles. L'impact sur les noeudsdu
réseau doit être minimisé lors du déploiement de différentes technologies de transport actuel ou à venir.
Optimiser les performances en fonction du type de trafic. Le coeur de réseau comprend des équipements qui
peuvent être basés sur des plates-formes dédiées et
optimisées pour gérer chaque type de trafic (domaine
circuits ; domaine paquets) et typiquement une plateforme commune de commutation (plan d'usager) pour
fédérer tous les trafics GSM, GPRS et UMTS.
REE
N'Il
2001
1
NOUVELLES RADIOCOMMUNICATIONS MOBILES
: DU GPRS À L'UMTS
m, t ",-, , 'r- >-
lorsque cela est nécessaire,
aux réseaux tiers.
Coeur diiiiau
GSM
-B-T,S GSM
GMSC RTCP
BSSMS
VLFI
GS
BTS'DoniaineCiuits Domaine
BTS
Circuits
La figure 4 illustre les mécanismes qui interviennent
lors d'un appel à partir d'un terminal UMTS, et présente
le cas d'un appel vers un réseau tiers (RTCP).
PLMN
Le terminal
mobile s'est localisé dans le réseau
UMTS au préalable et s'est ainsi enregistré dans la base
de données d'abonné HLR.
urHAN
unrtrs,erresriai
: b
lu
UMTS Internet
RNC'lu...
8s
BS'./
V
Lorsque le terminal
accède au réseau UMTS par
l'interface radio WCDMA pour établir un appel dans le
domaine circuits, le serveur MSC reçoit un message
RANAP qui spécifie, comme en BSSAP pour le GSM, la
destination de l'appel ainsi que le type de service demandé (appel voix par exemple).
ip
Domaine
Paqueu
:
I
Figure 3. Coeur de réseau UMTS 3GPP R'99.
En fonction de la localisation
demandé et de la disponibilité
Optimiser les coûts opérationnels. Le coeur de réseau
doit notamment optimiser la bande passante consommée, et minimiser
ainsi les coûts de transmission
(par
Gateway se situe en périphérie de réseau.
Il appartient à la Media Gateway d'adapter le réseau
d'accès radio au coeur de réseau. Cela comprend la
conversion de technologie
de transport si nécessaire
çant en ressources partagées (pool) en bordure de
réseau, typiquement intégrées aux Media Gateways.
Les nceuds communs qui peuvent contrôler, aussi bien
du trafic UMTS que du trafic GSM/GPRS, contribuent
à réduire les coûts d'exploitation
et maintenance. La
(comme ATM
3.1.
d'une
session
vers IP par exemple),
de la
Le serveur
MSC sélectionne
une deuxième
Media
Gateway en
bordure de réseau, typiquement
au plus
proche du point d'interconnexion
avec le RTCP, en
fonction de la destination
de l'appel, des ressources
nécessaires et de leur disponibilité.
Dans cette Media
Gateway, le serveur MSC sélectionne
notamment le
matériel nécessaire pour l'annulation
d'écho et pour le
UMTS
Domaine
circuits
Dès la version
Couche Contrôle
3GPP
R4, la séparation entre
contrôle et connectivité
se traduit pour le domaine circuits en deux types
de noeuds : le serveur
MSC/TSC
et la Media
Gateway.
Le serveur
MSC assure les fonctions
de
contrôle
d'appel, il gère la signalisation
et contrôle les
Media
Gateways.
La
Media Gateway assure
quant à elle la commutation des flux de trafic, la
modification
des flux
Serveur
15
M " p S*
.
HLR
U
TSC
AP
` I:
H.248
Couche Connectivité
''MGW
FtliO'`o
MGW MGW RNIS, RTC
MGW
REE
NI il
2001
o RNIS,RTC
Interface lu Interface c) derne,
ATM TDM
conversion
: Transmission paquets IP ou ATM Conveilion AMR
ATM vers IP Vers PCM
Figaire 4. Éléments impliqués lors d'un appel de téléphonie.
1
la conversion
qualité de service requise, la conversion du tramage sur
l'interface
lu vers celle du coeur de réseau. C'est la
Media Gateway qui sélectionne
également un canal
MPLS ou un VP ATM (Virtual Path)
vers la destination.
possibilité
d'utiliser
les noeuds GSM/GPRS
pour
contrôler
le trafic UMTS à travers des passerelles
Media Gateway qui terminent le protocole de l'interface lu peut être notamment envisagée, tout en continuant à traiter du trafic GSM/GPRS
et laissant les
interfaces A et Gb inchangées.
Établissement
de l'abonné, du service
des ressources néces-
saires, le serveur MSC sélectionnera la Media Gateway
la plus proche pour accéder au coeur de réseau. La Media
exemple en introduisant le codage AMR de la voix en
bordure de réseau). Il doit garantir une utilisation efficace des ressources du réseau, notamment en les pla-
3.
ainsi que l'interconnexion
Cod Cs
Du GSM à l'IP Multimédia. L'évolution
des réseaux
mobiles 1
transcodage AMR, qui, fait en bordure de réseau, permet
de transporter la voix compressée à l'intérieur du réseau
et d'optimiser ainsi la consommation de bande passante.
Pour accéder au réseau de services IP, le terminal doit
effectuer une procédure d'activation de contexte PDP. Le
contexte PDP représente un état actif associé au terminal.
Le protocole BICC, une évolution de l'ISUP, est utilisé pour la signalisation entre le serveur MSC et les centraux de transit (serveurs TSC). Il permet de gérer des
Le terminal envoie donc au SGSN une demande de
contexte PDP. Dans cette demande le terminal fournit un
APN (Access Point Name) désignant un réseau IP et un
service désiré. Par exemple, l'APN « service.company.
appels indépendamment de la technologie
sion utilisée. Le serveur TSC contrôle
la même Media Gateway, dont l'adresse est reçue via le protocole BICC. Il
sélectionne dans cette Media Gateway
les ressources nécessaires pour l'interconnexion avec le RTCP (les MIC en
de transmis-
Gr l'MAP
Réseau
Réseau 1
d,
- G,_-7
-' Intenep
d'Accès
tes
Radio
ze" SGSN ISP_po
l'occurrence).
Enfin, la Media Gateway
assure
l'adaptation de la pile de protocoles du
réseau UMTS à celle utilisée par le
RTCP et transfère la demande d'établissement d'appel au réseau tiers.
3.2.
IP L3
GTP -..-'
Fi
Figiire 5. Éléments inzpliqués lor-s d'une session paquets.
Domaine paquets
Dans la continuité du GPRS, le domaine paquets de
l'UMTS est assez similaire. Les principales évolutions
introduites avec l'UMTS 3GPP R'99 et maintenues dans
les versions suivantes sont :
. La compression des en-têtes IP pour leur adaptation à
l'interface
radio est effectuée à l'aide du protocole
PDCP (Packet Data Convergence Protocol),
remplaçant le SNDCP (Subnetwork Dependant Convergence
Protocol) du GPRS. Cette adaptation est effectuée au
niveau de l'UTRAN et du terminal.
. Un tunncl
GTP (GPRS Tunneling Protocol) cst
établi
entre le RNC (Radio Network
Controller)
et le GGSN
(Gateway GPRS Support Node). En GPRS, un premier
tunnel BSSGP (BSS GPRS Protocol) est établi entre le
PCU et le SGSN (Serving GPRS Support Node),
puis
un tunnel GTP est établi entre le SGSN et le GGSN.
. Le chiffrement est effectué par l'UTRAN,
et non plus
par le SGSN.
. L'interface lu est utilisée entre le réseau d'accès radio
UMTS
et le SGSN.
com.gprs » permettra, par résolution DNS, de désigner
un GGSN puis un service offert par le réseau externe
« company.com ».
Le GGSN désigné assigne une adresse IP dynamique
au terminal,
puis un tunnel GTP est établi entre
l'UTRAN
et le GGSN. Ce tunnel transportera
les
paquets échangés entre le terminal et le réseau IP.
3.2.2.
L'IP dans le domaine paquets
Le protocole IP est utilisé à deux niveaux dans le
domaine paquets. Le premier niveau (niveau utilisateur)
correspond à la communication de bout en bout entre le
terminal et le serveur. Le second niveau (niveau transport) correspond à l'infrastructure
IP reliant les éléments
du réseau mobile. La version de protocole IP (IPv4 ou
IPv6) peut être différente pour chacun de ces niveaux. Le
3GPP R5 spécifie
que pour les services
IMS (IP
Multimedia Subsytem,
voir Sect. 4), le niveau utilisateur
doit être implémenté en IPv6.
De nouvelles
procédures sont donc introduites,
telles
que
le
Serving RNC
Relocation.
3.2.1.
Réseautiers
GGSN Serveur
Procédures de base
Afin d'établir une liaison de signalisation avec le réseau, le terminal initie
la procédure d'enregistrement
GPRS
Attach. Au cours de cette procédure, la
localisation du terminal est mise à jour
dans le HLR. Optionnellement,
unc
1
IP
UTRAN UMTSIGPRS
SG SN
Appi App,
UDII tOP !.DP
IP IP IP
POeP T
PDCP
IP
-n-L1
Li -.
-TrLi "'mn*
L?lL1..
UE UTRAN SGSN, GGSN,
procédure d'authentification
mutuelle
réseau-terminal est effectuée et le chiffrement est initialisé. Les informations IF',\/JW
®
d'abonné sont téléchargées
dans le
SGSN.
Ip. IP
-SnLSu
L21L1L2L1...
LP Lt
IP
Lg2
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LaDrr'-rr'
[1) LLI.....
1Ll L-1
Li
Hôte
'IPDIÊVO
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IP e.tv2a
;ETnxa
:;port
Figaare6. Le protocole IP utilisé sur deux niveaux,
REE
REE
Decen]
!re 200)
Décemhre 2001
1
4.
l'IP
Afin
Multimédia
de permettre
aux opérateurs
de se différencier
par la fourniture d'applications
spécifiques, les applications IP Multimédia
ne sont pas standardisées.
Des
mécanismes sont définis dans la norme afin de fournir
des services à partir du réseau domicile et à partir du
réseau visité.
Les services personnalisés peuvent être fournis par le
réseau domicile et par le terminal. Le rôle des terminaux
IP Multimédia sera sensiblement accru par rapport aux
terminaux GSM actuels.
De nombreuses
applications
Multimédias
paquets, permettant de multiples applications
de type
client-serveur. Le 3GPP R4 a défini un service strean2ing
RTP, RTSP ainsi que de la messagerie multimédia.
La.normalisation
3GPP R5 étant en cours d'achèvement, cette partie est écrite en fonction de l'état actuel
des travaux et l'issue la plus probable de cette version,
prévue pour mars 2002.
La nouveauté majeure du 3GPP R5 est l'introduction,
dans le coeur de réseau, du domaine IMS (IP Multimedia
Subsystem), en complément
des domaines circuits et
paquets déjà introduits lors des versions précédentes. Le
domaine IMS comprend l'ensemble
des éléments de
réseaux nécessaires à l'établissement
de sessions IP
Multimédia.
Le domaine IMS utilise les services supports fournis par le domaine paquets. SIP (Session
Initiation Protocol)
est le protocole adopté pour la gestion des sessions IP Multimédia.
Le protocole SIP est
défini par l'IETF. Il utilise six « méthodes » de base et
permet l'établissement de sessions de manière simple. Le
contenu de la session (le type de média à utiliser, le point
de destination,...)
est négocié grâce au protocole SDP
transporté
particulier
pour lequel les réseaux « domicile
» et
« visité » font parties du même réseau UMTS. Ceci permet à l'utilisateur
IMS de conserver son environnement
de services IMS, quel que soit le réseau visité.
Avec l'introduction
de l'IMS, le HLR est enrichi de
nouvelles
fonctionnalités
et devient
HSS (Home
Subscriber Server).
sont déjà
possibles avant l'introduction
du domaine IMS dans le
réseau. Par exemple, la vidéophonie 3G-324M est possible sur le domaine circuits dès la version 3GPP R'99.
L'accès à des réseaux IP est possible par le domaine
(Session Description Protocol)
méthodes SIP.
L'IMS est défini dans un environnement dans lequel
l'itinérance (roaming) n'est plus une exception. L'abonné d'un réseau « domicile » est toujours susceptible de se
trouver en itinérance dans un réseau « visité ». L'abonné
attaché à son propre réseau « domicile » est alors un cas
dans les
La session IP Multimédia
est toujours contrôlée par le
Serving-CSCF
(Call Session Control Function)
dans le réseau domicile.
situé
Le point de contact du terminal avec le domaine IP
Multimédia
est le Proxy-CSCF,
situé dans le réseau
visité.
L'Interrogating-CSCF
domaine IP Multimédia
de ce réseau.
Pour
effectuer
est le point d'entrée dans le
domicile, cachant la topologie
un appel
dans
le domaine
IP
Multimédia, l'abonné doit tout d'abord établir un contexte PDP dans le domaine paquets, afin de disposer d'un
canal de signalisation SIP vers le Proxy-CSCF.
L'appel IP Multimédia
s'effectue par l'envoi d'un
message SIP « INVITE » au Proxy-CSCF,
contenant
l'URI (Uniform Resource Identifier)
de l'appelé, sous la
forme « appelé@domain.com » où « domain » est le nom
du domaine domicile de l'appelé. Il est aussi possible
d'utiliser une adresse E.164. Dans ce cas, une conversion
sera effectuée en utilisant le mécanisme ENUM.
Le message SIP est transmis au terminal appelé via
les Serving-CSCF des abonnés appelant et appelés. Dans
ce cas, deux Serving-CSCF
sont mis en jeu, chacun situé
dans le réseau domicile respectif de chaque abonné. Les
Serving-CSCF effectuent l'authentification
des abonnés
dans le domaine IMS ainsi que des opérations de taxation.
Une fois la session SIP initialisée,
un second contexte
PDP, avec une qualité de service adéRéseau Domicfle de
l'appelant Réseau Domicile de
seau Domicile de
t'appelâ
l'appelé
quate, est établi pour chaque terminal,
afin de transporter les flux utilisateur, à
if
travers le plan de connectivité. Le chemin emprunté par le trafic est différent
du chemin emprunté par la signalisa-
S/P
Réseau
SIP
,.
Réseau Visité tion SIP. Le trafic emprunte un réseau
parl'appeté
parl'appeté
IP inter-opérateurs, devant inclure des
mécanismes de gestion de la Qualité de
Service.
P-CSPF, P-CSOE
&iëJS
,iTRA ".. RANAP
`
_r
SGSN
SGSPI SGSN
=.
ep
1
GGM R.GSN
-'
IP
/pNehvork
Network
1
UNAP
SGi
°'
nvdi.
Figure 7. Éléments impliqués lors d'une session IP Multimédia
REE
'Iq'il
Décembre
2001
1
Pour plusieurs raisons, telles que le
souci d'assurer l'itinérance
sur des
réseaux UMTS sans IMS et d'offrir les
services de téléphonie, les terminaux
r.. UMTS IP Multimédia
comprendront
en principe un domaine circuits. Les
appels voix à destination
du RTCP ou
vers d'autres réseaux mobiles sont ainsi préférablement
traités par le domaine circuits du réseau, optimisé pour
ce service et évitant l'overhead dû à la voix sur IP sur
interface radio. Il est important de noter qu'un service de
voix sur IP n'est pas implicitement
un service de téléphonie, et il est plus judicieux d'utiliser le domaine IMS
pour apporter de nouveaux services plutôt que pour
migrer une technologie telle que la téléphonie vers un
nouveau domaine.
Le 3GPP a néanmoins prévu des cas d'inter-fonctionnement entre le domaine IMS et le RTCP.
Tenant compte de l'évolution des réseaux de télécommunications telle que représentée en Figure l,
le 3GPP
donne la possibilité à l'opérateur UMTS d'offrir des services IP Multimédia
à ses abonnés à travers d'autres
accès IP que l'UMTS, par exemple sur des accès filaires,
GPRS, LAN, etc.
5.
Les applications IP Multimédia
Avec l'IP Multimédia,
les nouvelles possibilités
offertes aux utilisateurs sont, par exemple, les communications IP de mobile à mobile. L'utilisation
de l'IMS
standardisé apportera pour ce type d'application la possibilité d'effectuer des fonctions de taxation, de contrôle
de la qualité de service de bout en bout et des fonctions
de sécurité. La standardisation des mécanismes mis en
oeuvre permettra une large utilisation de ce type d'application.
Les opérations synchronisées entre plusieurs terminaux seront possibles. Par exemple, initier la visualisation d'une
séquence
vidéo
sur deux terminaux
simultanément ou naviguer simultanément sur une page
Web, sont des opérations envisageables grâce à l'IMS.
L'utilisation
de la voix (sur IP) en association avec
d'autres applications
telles que les jeux temps réels
apporteront
teurs.
La norme
une dimension
prévoit
supplémentaire
la possibilité
aux utilisa-
pour l'utilisateur
dans l'évolution
des réseaux de deuxième génération
vers les réseaux de troisième génération, et propose les
solutions de bout en bout pour l'Internet mobile (technologies, applications,
infrastructures,
terminaux et services).
Le GPRS introduit
une nouvelle
dimension
aux
réseaux mobiles en offrant la communication de paquets
de données de et vers les terminaux mobiles et en permettant aux opérateurs de développer une offre élargie
de services associant localisation, messagerie multimédia, personnalisation et commerce en mobilité. L'UMTS
est une évolution des réseaux GSM et GPRS et permet à
l'opérateur d'enrichir
l'ensemble des services tout en
réutilisant l'infrastructure existante.
L'UMTS
permet également l'émergence d'applications multimédias
exploitant
pleinement
la vidéo et
l'image. L'essor de ces nouveaux services basés sur IP
sera le moteur de l'évolution
des réseaux mobiles vers
une architecture
UMTS
incluant
le domaine
IP Multimédia.
Les nouveaux services IP Multimédia
contribueront à créer une convergence des services basés
sur la voix, l'image et la vidéo. L'UMTS
constituera
ainsi une des technologies les plus marquantes du début
du xxil siècle.
Références
[1]
3GPP TS 22.228 V5.X.X CoreNetwork Subsystem (Stage 1)
- IMS Services requirements.
111 3GPP TS 23.002 V3.4.0 Network Architecture (R'99).
[2]
3GPP TS 23.002 V4.3.0 Network Architecture (R4).
(31 3GPP TS 23.002 V5.X.X Network Architecture (R5).
141 3GPP TS 23.228 V5.X.X IP Multimedia Subsystem Stage 2.
151 3GPP TS 23.060 V4.1.0 General Packet Radio
(GPRS)Service Description.
Service
[6]
3GPP TS 23.205 V4.1.0 Bearer Independent CS Core
Network.
[71
IETF RFC2543 Session Initiation Protocol.
et
pour son terminal de participer à la négociation d'une
session IP Multimédia pendant la phase d'établissement.
Pour les sessions sortantes, l'utilisateur aura préconfiguré son terminal ou pourra indiquer ses préférences, en
terme de média (vidéo, audio, tableau blanc,...), session
par session. Pour les sessions entrantes, une procédure
dite de pre-alertirzg est initialisée
à la réception du message SIP INVITE de l'utilisateur
appelant. L'utilisateur
appelé peut alors choisir d'accepter la session proposée
ou de proposer d'autres paramètres tels qu'un autre type
de média. Cette interaction est effectuée avant l'établissement du canal de transport du trafic, évitant l'utilisation de ressources haut débit lorsque cela n'est pas
désiré.
6.
Conclusion
Ericsson, très actif au sein des différents forums et
instances de normalisation,
accompagne les opérateurs
ri
ÉricHatton,Ingénieur Supélec
(1992),est actuellement Architecte
de
Solutions Mobileschez Ericsson France. II travaille
depuis1995sur
les systèmesmobilesau seindu groupeEricsson
MarceloKaraguilla,Ingénieur Unlcamp (Brésil.
1988),est aujourd'hui
Chefde Produits Cur de RéseauUMTSchezEricsson France.traII
vaille depuis 1990 sur les systèmes mobiles au sem du groupe
Ericsson.
REE
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