1. ANALIZA TELEKOMUNIKACIJSKIH PROTOKOLOV MED HSS
IN ENTITETAMI KRMILNE RAVNINE
Tomaž Marinček
Univerza v Ljubljani
Fakulteta za elektrotehniko
Laboratorij za telekomunikacije
1

2. 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

3. 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

4. Primerjava HLR (v GSM) s HSS (v IMS)
4

5. 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

6. Odnos HSS z entitetami krmilne ravnine
 Entitete krmilne ravnine
praksa
 arhitektura krmilne ravnine
standard
6

7. 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

8. 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

9. 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

10. 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

11. 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

12. Konec
 Hvala za pozornost!
12