qos 지원을위한...
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QoS 지원을 위한개방형 서비스 망 구조
2005. 1. 27.
Prof. Kyungshik Lim, CS Dept., Kyungpook Natl. Univ.
kslim@knu.ac.kr
QoS 지원을 위한 개방형 응용 서비스 망
• Open service—Open APIs : Communication service developers and
IT Programmers• QoS support
—Service level end-to-end QoS on top of packet transport network function with QoS support
• Packet marking, resource establishment & release for resource reservation, queueing management, etc.
• Application service networks—Logical service networks to mitigate performance
gaps of heterogeneous physical underlying networksin BcN between end-to-end users
NGN Service Architecture Model
OpenService
QoSSupport
ApplicationServiceNetwork
NGN Open Service Architecture
Parlay/OSA APIs
Web basedClient
applications
Application Server Application Server
NGN Realization
MetroEthernet
3G RAN
ISCO
SASSF
PresencePTT
Voice M
ailSM
SM
MS
Streaming
Converged Services and Platform
s
MRFC
I-CSCF
LegacyGMSC
ConvergedServices
IMS
MGCF
Converged Service
Interfaces
SGW
PSTNPLMN
MRFP
S-CSCFP-CSCF
PS BackboneNetwork
RNC
SGSN
Service ProviderData Network
HA
BroadcastAccess Network
DVB / ISDB-T RAN
LegacyMSC/VLR
PDG/WAG
BSC
2G RAN
PDG/WAG
HSS
AAA
Network DBs
Databases
GGSN
MGW
WiFi Hotspot
DNS
DHCP
INParlay
SIP-AS
WiMax RAN
TransportNetwork
AccessNetwork
LegacyHLR
CS BackboneNetwork
BGCF
PublicInternet
(CDMA systems are similar toGPRS and UMTS systems shown)
BMSC
MetroEthernetMetroEthernet
3G RAN
ISCO
SASSF
ISCO
SASSF
PresencePTT
Voice M
ailSM
SM
MS
Streaming
Converged Services and Platform
s
MRFC
I-CSCF
LegacyGMSC
ConvergedServices
IMS
MGCF
Converged Service
Interfaces
SGW
PSTNPLMNPSTNPLMN
MRFP
S-CSCFP-CSCF
PS BackboneNetwork
RNC
SGSN
Service ProviderData Network
HA
BroadcastAccess NetworkBroadcastAccess Network
DVB / ISDB-T RAN
LegacyMSC/VLR
PDG/WAG
BSC
2G RAN
BSCBSC
2G RAN
PDG/WAG
HSS
AAA
Network DBs
DatabasesDatabases
GGSN
MGW
WiFi Hotspot
DNS
DHCP
INParlay
SIP-AS
WiMax RAN
TransportNetwork
AccessNetwork
LegacyHLR
CS BackboneNetwork
BGCF
PublicInternetPublicInternet
(CDMA systems are similar toGPRS and UMTS systems shown)
BMSC
Main Functions by IMS• Call (Session) control based on SIP
signaling• Resource management to support QoS
capabilities• Interworking to other networks by means
of media gateways and gateway controllers
IMS Related Functions in the NGN Session Control Architecture
Management
Transport Adaptation
Transport
Transport Resource / Policy Control Function
TMGF
SGF
Transport Resource &
Enforcement Functions
TrafficMeasurement
Function
PGF
T. Authentication &Authorization
Function
Mobility Support Function
T.Network Access Control Function
AMGF
TerminalFunction
Access Relay Function
Session & C
allControl
Application
S.Authentication & Authorization Function
Application Gateway Function
Application Server Function(may include own Authentication, Authorization and Accounting)
PGCF
Session Control ProxyFunction
All lines of this type attach to the corresponding input line at the CCF within session & call control
Scope of NGN
Netw
ork Border Other NGN
other IP MMNetwork
(e.g. IMS)
PSTN/ISDN
Internet
Connection point
T.Network Access Process Function
Packet Transport Function
MediaResource
ProcessingFunction
T-1
T-3T-20
T-7
T-4
LS FunctionUser Profile DB Function
Registration Function
T-6
T-8
T-9
T-13
T-12
T-11
T-15
T-16
T-18
S-1
S-4
S-9
S-10
S-11 S-12
S-13
S-17
S-18
A-1
A-2
MGCFAGCF
Session Control FunctionS-19
Media Resource Control Function
Man
agem
ent F
unct
ion
IMS Related Functions (1/2)• Session Control Function
— 세션 서비스 제공 , 과금 측정— 세션 계층 오버레이 망에서의 컨텐츠 변환을 위한 제어 메시지 생성
• Session Control Proxy Function— 외부 혹은 단말에서 들어오는 SIP 메시지를 Session Control Function에게 전달
• User Profile DB Function— 사용자의 프로필을 DB에 저장하고 관리하며 외부의 요청에 의해 이를 제공
• LS Function (Location Service Function)— 사용자의 위치를 망에서 얻어오는 기능
• Application Server Function— 서비스를 제공하는 서버— OSA Gateway, Session Control Function와 연동하여 전체적인 서비스를 제공 및 제어— 타 망의 OSA Gateway와도 연동하여 타 망의 IMS를 통한 세션간 연결 서비스를 지원
• OSA Gateway— 망의 제어 및 정보제공을 표준화된 API형태로 제공하여 편리한 형태의 서비스 제공 지원
• Packet Gatway Control Function— Packet Gateway를 제어, 타 망으로 부터의 내부 망의 토폴로지 보호 , 과금 측정
• Registration Function— 세션의 생성을 위하여 사용자의 등록을 담당
• Authentication & Authorization Function— 사용자의 인증 및 인증 정책 제어
IMS Related Functions (2/2) • MRCF (Media Reference Control Function)
— MRPC을 제어하여 노드에서의 미디어 프로세싱 기능 관리• MRPF (Media Reference Processing Function)
— MRCF로 부터 받은 요청에 따라 노드에서 미디어 프로세싱— 멀티 컨퍼런스를 위한 비디오,오디오의 정합
• Packet Gateway— 외부의 패킷 기반 망과의 게이트웨이 역할을 수행
• MGCF — PSTN/ISTN 망과의 연동을 위해 시그널을 변환— PSTN/ISTN 망과 연결 점인 TMGF를 제어
• Trunk Media Gateway Function— PSTN/ISTN 망과 연결을 위하여 패킷을 변환
• Access Relay Function— 외부로부터의 패킷을 내부로 전달
• Network Access Control Function— 외부로부터의 데이터를 내부로 전달 할지 여부를 판단— NAT (Network Address Translation) 수행— 판단된 결과를 NAPF을 통하여 적용
• Network Access Process Function— NACF에게 받은 요청을 통해 외부로부터의 데이터의 전달 또는 차단 기능 수행
• Packet Transport Function— 실제로 패킷을 전달 망 내에서 전달해 주는 기능
Transport Resource Functions
Management
Transport Adaptation
Transport
Transport Resource / Policy Control Function
TMGF
SGF
Transport Resource &
Enforcement Functions
TrafficMeasurement
Function
PGF
T. Authentication &Authorization
Function
Mobility Support Function
T.Network Access Control Function
AMGF
TerminalFunction
Access Relay Function
Session & CallC
ontrolApplication
S.Authentication & Authorization Function
Application Gateway Function
Application Server Function(may include own Authentication, Authorization and Accounting)
PGCF
Session Control ProxyFunction
All lines of this type attach to the corresponding input line at the CCF within session & call control
Scope of NGN
Netw
ork Border Other NGN
other IP MMNetwork
(e.g. IMS)
PSTN/ISDN
Internet
Connection point
T.Network Access Process Function
Packet Transport Function
MediaResource
ProcessingFunction
T-1
T-3T-20
T-7
T-4
LS FunctionUser Profile DB Function
Registration Function
T-6
T-8
T-9
T-13
T-12
T-11
T-15
T-16
T-18
S-1
S-4
S-9
S-10
S-11 S-12
S-13
S-17
S-18
A-1
A-2
MGCFAGCF
Session Control FunctionS-19
Media Resource Control Function
Man
agem
ent F
unct
ion
Transport Resource/Policy Control Function• Collect network resources and maintenance
status information• Control transport resource allocation by
interacting with T.Network Access Process Functionand Transport Resource and Enforcement Function—Port, link, bandwidth, access list
Transport Resource & Enforcement Functions• Link negotiation and establishment• Packet forwarding• QoS procedures
—Packet marking—Resource establishment and release—Resource reservation—Queueing management—etc
Configuration of Transport Resource Functions • Transport Resource/Policy Control Function과 Transport Resource & Enforcement Functions은
SCF로부터 받은 QoS control request를 Packet transport layer (IP layer)에서 지원하기 위함
L1L1
L2L2
L3L3
portport
mgt0mgt0
L1L1
L2L2
L1L1
PC HGW L2-SW Edge router
L2L2
L3L3
portport
mgt0mgt0
portport
SIP
L1L1
L2L2
L3L3
portport
mgt0mgt0
L1L1
L2L2
L1L1
PC HGW L2-SW Edge routerBandwidthresourcemanager
L2L2
L3L3
portport
mgt0mgt0
portport
SIP
portport
mediamedia
L1L1
L2L2
L1L1
L2L2
L3L3
portport
mgt2mgt2
L1L1
L2L2
L3L3
portport
mgt0mgt0SIP
portport
media
media
L1L1
L2L2
L1L1
L2L2
L3L3
portport
mgt2mgt2
L1L1
L2L2
L3L3
portport
mgt0mgt0
portport
L3L3 L3L3
L3L3
portport
mgt1mgt1
portport
mgt2mgt2
SIP proxy
L1L1
L2L2
L3L3
portport
mgt1mgt1
portportportport
L3L3 L3L3
L3L3
portport
mgt1mgt1
portport
mgt2mgt2
SIP proxy
L1L1
L2L2
L3L3
portport
mgt1mgt1
portport
SIPSIP
L1L1
PC
L2L2
L3L3
portport
mgtmgt
portport
SIPSIP
portport
mediamediaSIPSIP
HGW manager
media
Service Level End-to-End QoS• Packet transport function(IP layer)에서 Delay , Jitter ,
Bandwidth등의 기본적인 QoS가 지원될 때 사용자수준에서의 End-to-End QoS를 달성하기 위해서는서비스 수준에서의 확장된 QoS 개념이 고려되어야 함
Contents Quality 사용자의 품질 요구에 맞는 컨텐츠를 제공
Mobility 사용자의 위치에 관계없이 서비스가 가능
Reliability 사용자의 요구를 반드시 받아 들여 처리
Adaptability 사용자에 적합한 형태로의 서비스 변형 가능
Security 인증된 사용자에게 적합한 서비스 제공 및 보안 유지
Service Level End-to-End QoSEnd-to-End QoS
QoS 지원Packet Transport Function(Converged heterogeneous networks)
Application
Layer
Application
Layer
Transport
LayerTransport
Layer
ProcessingDelay & Variation
Contents Adaptation
Protocol Adaptation
Case Study :Contents & Protocol AdaptationWireless Internet – Wireless Application Protocol (WAP) 1.x Protocol Stack
Bearers :GSM, CDMA,?
WAPClient
IP
WAPGateway
IP
WAP/WebServer
HTTP
TCP
MicroBrowser
TCP
HTTP
IP
?WML Compiler?Image Translator?HTML Filter, etc.
WSP Server
WTP Server
WDP/UDP
IP
Encoded request/response
RequestResponse
CGI, etc.
WML/HTMLContents
WAPClient
IP
WAPGateway
IP
WAP/WebServer
HTTP
TCP
Bearers :GSM, CDMA,?
Bearers :GSM, CDMA... 인터넷인터넷인터넷
MicroBrowser
WSP Client
WTP Client
WDP/UDP TCP
HTTP
IP
• WML Compiler• Image Translator• HTML Filter, etc.
WSP Server
WTP Server
WDP/UDP
IP
Encoded request/response
RequestResponse
CGI, etc.
WML/HTMLContents
Case Study :Protocol AdaptationSkyX Satellite System
PhysicalData Link
IPTCP
Application
PhysicalData Link
IPTCP
Application
TCP XTPIP IP
Data LinkData Link
Physical Physical
Relay
Split-TCP1 (Internet) Split-TCP2
Host Server
송신 기지국
Client
E-to-E TCP
XTP TCPIP IP
Data LinkData Link
Physical Physical
Relay
수신 기지국
Split-TCP3 (Internet)
Application Service Network Architecture Model (1/4)
BcN ApplicationService Network
Service Level QoS 지원
QoS 지원 BcNPacket Transport Function
User LevelEnd-to-end QoS
SCF
SCF
…
Framework
network resources and maintenance status information
Open API를통한 망, 서비스,단말 정보
OSA Gateway
Application Service Network Architecture Model (2/4)
3GPP Signaling& Data Network
IP
UE
IP Network
CSCF
MRFC
IP Network
OMP OMP OMP OMPGGSN OMP
Overlay Media ControllerCSCF
OSA GatewayOSA
Application Server
CSCF MRFC
OSA-GW
ApplicationServers
GGSN
3GPP MRFMRFPP
BcN Core Network
IP Connectivity
IP
MRFP
T. Authentication& Authorization
Function
Session Control Function
S. Authentication & Authorization Function
Overlay Media Control Function
TrafficMeasurement
Function
Session Control Function
MRFC MGCF
BGCF
Packet Transport Function
OSA Gateway Function
Application Server Function
GGSN
Multimedia ResourceFunction Processor
IM - MediaGateway
PacketGatewayFunction
Applic
atio
n
Applic
atio
nSessio
n C
ontro
lTra
nsport
Sessio
n C
ontro
lTra
nsport
Signal Gateway FunctionTransportAdaptation
OtherBcN
OtherIP MM
Network
Internet
PSTN/ISTN
SLF
TMGFPacket Transport Function
RegistrationFunctionLS Function
HSS
3GPP IMS BcN Core Network
PacketGatewayFunction
MGCFSession Control Proxy Function
T.Network AccessControl Function
T.Network AccessProcess Function
Open API
Open API
SIP
SIP
SIP
SIPSIP
MEGACO/H.248
PacketGatewayControlFunction
Access Relay Function
Scope of BcN
TerminalFunction
TransportPolicy Enforcement
Function
OSA Gateway Function
User Profile DB Function
Overlay Media Processing Function
MRCF
Transport Resource/PolicyControl Function
MRPF
SIP
Application Service Network Architecture Model (3/4)
▪ 미디어 프로세싱 기능
▪ 오버레이 패킷 라우팅 기능
▪ 일반 IP 망과 연동 기능
▪ 오버레이 망에 동적으로 참가 및 탈퇴
▪ 단말 수용 정보의 캐싱과 전달
▪ 오버레이 망의 관리 기능
▪ CSCF와의 연동
▪ OMP들의 기능을 관리
▪ 적합한 데이터 경로 설정
▪ 각 OMP에게 명령 전달
OMPOMP
OMP
OMC
OMP OMP
OMC
내부에 단말 정보 캐싱
다른 노드가 이를 요청 시 제공미디어 데이터와 단말 정보 ,
망 관리 메시지 등을 전달
각각 다양한 종류의
미디어 변환 기능
OverlayMedia
Processor
OverlayMedia
ProcessorOSAG/W
OSAAS
Open API를 통하여
단말의 정보 요청
Callback을 통한
단말 정보 전달
Application Service Network Architecture Model (4/4)
단말 정보 전달단말의 수용정보 요청
Application Service Network –An Example of Application Layer Functions
Caching
Phase
Adaptation
Phase
IP Network
4. Send Adapted Contents 3. Request Adaptation
2. OMP Lookup
2. Cache Query 3. Cache R
equest
Cache Discovery OMP Discovery
1. Registr
ation
1. Reg
istra
tion
Contents Server
Client
3. Original Content Request
Adaptation Overlay
Cache Overlay
오버레이 망
관리 메시지
오버레이 망
관리 메시지
OMC
OMPOMCOMP
OMPOMPOMP
Overlay Media Network
: Node In Caching Phase : Node in Adaptation Phase
Application Service Network –An Example of Transport Layer Functions
L1L1
L2L2
L3L3
portport
mgt0mgt0
L1L1
L2L2
L1L1
PC WAP G/W L2-SW Edge router
L2L2
L3L3
portport
mgt0mgt0
portport
SIP
L1L1
L2L2
L3L3
portport
mgt0mgt0
L1L1
L2L2
L1L1
PC L2-SW Edge routerConnectionmanager
L2L2
L3L3
portport
mgt0mgt0
portport
SIP
portport
mediamedia
L1L1
L2L2
L1L1
L2L2L1L1
L2L2
L3L3
portport
mgt0mgt0SIP
portport
media
media
L1L1
L2L2
L1L1
L2L2L1L1
L2L2
L3L3
portport
mgt0mgt0
portport
L3L3
L3L3
portport
mgt1mgt1
portport
mgt2mgt2
SIP proxy
L1L1
L2L2
L3L3
portport
mgt1mgt1
portportportport
L3L3
L3L3
portport
mgt1mgt1
portport
mgt2mgt2
SIP proxy
L1L1
L2L2
L3L3
portport
mgt1mgt1
portport
SIPSIP
L1L1
PC
L2L2
L3L3
portport
mgtmgt
portport
SIPSIP
portport
mediaTCPSIPSIP
TCP
L2L2L2L3
WAP G/W manager
portport
mediamedia
portport
media
media
TCP
: Wireless / Satellite Connection
: Wired Connection
UE
OSAG/W
MRFP
2. Open API 호출
3. 세션 등록 메시지
오버레이 망
관리
OverlayMedia
Processor
오버레이 망
관리 메시지
3GPP Network BCN Core Network
Application Service Network –Registration
CSCF
OMCOMP
OMC
데이터 프로세싱
OMPOMPOMPOMP
Registar
AA Server
User ProfileManager
CSCF
OverlayMedia
Controller
OSAAS
SessionControlProxy
ContentServer
QoSManager
MPLSRouter
NetworkAccess
ManagerMPLS
RouterMPLS
Router
MRFC
4. 사전 등록 여부 확인
5. 사용자 등록
6. 사용자
인증 요청
7. 인증을 위한
정책 참조
PacketTransport
GGSN
PakcetGateway
P-CSCF
1. 서비스 요청
HSSSLF
Session C
ontrol
Transport
UE
OSAG/W
MRFP
1. Open API 호출
2. 세션 생성 메시지
오버레이 망
관리
오버레이 망
관리 메시지
3GPP Network BCN Core Network
Application Service Network –Session Establishment
CSCF
OMCOMP
OMC
데이터 프로세싱
OMPOMPOMPOMP
Registar
AA Server
User ProfileManager
CSCF
OverlayMedia
Controller
OSAAS
SessionControlProxy
ContentServer
QoSManager
MPLSRouter
NetworkAccess
ManagerMPLS
RouterMPLS
Router
MRFC
3. 프로파일 확인
PacketTransport
GGSN
PakcetGateway
P-CSCF
2. 세션 생성 메시지
5. 세션 정보 전달 및
오버레이 네트워크
제어 메시지
4. 단말 CC/PP정보 및 위치 정보 요청
HSSSLF
4. 단말 위치
정보 요청
4. 단말 CC/PP 정보 요청
6. 오버레이 망
관리 메시지 및
변환 능력 리스트 요구
7. 변환 능력에 따른
QoS 지원 전달
망 설정
8. 전달 망의 자원 예약
및 패킷 전달 제어
OverlayMedia
Processor
Session C
ontrol
Transport
UE
OSAG/W
MRFP
오버레이 망
관리
오버레이 망
관리 메시지
3GPP Network BCN Core Network
Application Service Network –Data Transfer
CSCF
OMCOMP
OMC
데이터 프로세싱
OMPOMPOMP
Registar
AA Server
User ProfileManager
CSCF
OverlayMedia
Controller
OSAAS
SessionControlProxy
ContentServer
QoSManager
MRFC
GGSN
P-CSCF
HSSSLF
1. Contents Server에서
Packet Transport Function으로
데이터 전송
OverlayMedia
Processor
2. 설정된 라우팅 경로를 통하여
전달하며 중간에서
Overlay Media Processor를통해 오버레이 망에서의
컨텐츠 변환NetworkAccess
ManagerMPLS
RouterMPLS
RouterMPLS
Router
PacketTransport
PakcetGateway
3. Packet Gateway를 통해
데이터를 전달 받은 후
MRFP에서 데이터를
프로세싱 한 후 GGSN을
통해 단말에게 전달
OMP
Session C
ontrol
Transport
Summary• Service level end-to-end QoS
— Current : Various heterogeneous underlying physical networks (BcN access networks and BcN core networks)
• SIP signaling 기반의 IMS(*) + QoS 지원 packet transport functions• Interactive voice and message services 기반
— Future : A variety of multimedia application services (대화형, 분배형, 검색형, 메일형) + a variety of terminal equipment capabilities + Various heterogeneous underlying physical networks
• Application/transport layer에서 End node intelligence와 더불어Application service network intelligence (proxy, agent, connection manager, etc)가 요구됨
– BcN Core Network에서 IMS와 OSA와의 연동을 통하여 접속망의 망상태를고려한 최적의 데이터 경로 설정 및 동적인 오버레이 망 구성
– 오버레이 망에서 단말의 상태정보와 서비스종류에 따라 최적의 프로세싱작업수행
– 오버레이 망을 통한 다양한 멀티미디어 응용서비스 제공(TV방송, 온라인게임, 비디오 컨퍼런스….)
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