Network Convergence Infrastructure & Fracture

건국대학교 NGIC연구실

김 기 천

http://ngic.konkuk.ac.kr

차 례

1. NGcN 네트워크 특징

2. 유무선 통합 네트워크 계층 구조 • NGcN네트워크 특징/이동성 지원 프로토콜/Access

Network 기술

• NGcN의 Access Network통합 방안

3. 세션/미디어 관리 네트워크 계층 구조 • 세션 관리 프로토콜 및 미디어 통합 요소

• 통합망에서의 세션 및 이동성 통합 관리 방안

4. 통합 서비스 관리 계층 구조

NGcN Network 특징

• Anytime, Anywhere, Onephone으로 All kinds of Service제공 받음

• 기존의 서비스에 따른 수직적 구조가 아닌 수평적 구조

– 유무선 통합 패킷망 계층(유선 + 무선, 음성 + 데이터)

– 제어 계층(Bearer와 Signal의 분리)

– 서비스 계층

• 실제 All-IP기반망의 개방형 형태라고 볼 수 있음

– NGN + All IP기반의 유무선 통합망의 형태

현재의 유무선 통신망 구조

• 수직적 구조

– 다양한 망 존재, 각기 다른 관리, 연동을 위한 복잡한 구조

NGcN Network 구조

• 수평적 구조

– 개방형 구조, 상위 계층에서 볼 때 단일 관리 구조

유무선 통합 네트워크 계층

NGcN의 유무선 통합 패킷망 구조

• 현존하는 유무선 망의 통합 구조

– 이동통신망, LAN, 백본망, xDSL망 등등

NGcN와 All IP Network

• NGcN의 물리적 네트워크 특징

– 유무선 통합망

– 이는 All-IP의 유무선 통합망 구조와 거의 유사

Trunk

Signaling

Gateway

Media

Gateway

Media

Resource

Function

Core

Quality of

Service

Manager

Roaming

Signaling

Gateway

Session

Control

Manager

Mobile IP

Home

Agent

AAA

9

8

13

15 16 17

2123

24

28

47

33 34

3837

Media

Gateway

Control

Function

PSTN

2620

30

22

39

Service

Application

45

3 4 6

7

2 5

44

48

Position

Server

12

MAPTIA/EIA-41

GSM

Border

Router

46

29

40

27

Position

Determining

Entity

18

Advertising

Agent

25

Mobile

Station

IPNetwork

1

cdma2000 Access Network

MM

BTS

36

43

41

32

Access

Gateway

FA /

Attendant

31

35

Network

Capability

Gateway

Subscription

Quality of

Service

Manager 1410

11

Legacy MS

Domain

Support

BSC/RNC

+ PCF

Other Access Networks

Databases

EIR . . .PolicyRules

Network

DSI SubscriptionProfile

19

42

All-IP Network Network Entities

– Access Gateway (AGW) • CN에 Access Network의 resource에 대한 access를 제공

– Access Network • IP 기반 terminal의 registering, authorizing, authenticating,

paging을 위한 mobility management function을 수행

• CDMA 2000 Access Network, Bluetooth

– Authentication, Authorization and Accounting (AAA) • IP 기반의 AAA 제공

– Media Gateway(MG) • CN의 packet 기반 환경과 PSTN의 circuit switched 환경간의 인터페이스 제공

All-IP Network Network Entities

– Core QoS Manager(CQM) • CN QOS resource management

– Subscription QoS Manager(SQM) • 가입자 에 대한 QoS resource management

– Roaming Signaling Gateway(R-SGW) • SIP, MGCP등의 packet기반의 signaling과 circuit 기반의

signaling 변환 기능 수행

– Trunk Signaling Gateway(T-SGW) • PSTN signaling과 CN signaling 변환 기능 수행

NGcN의 유무선 통합망 요소 기술

• 이동성 지원 프로토콜 기술

– Mobile IPv4/ Mobile IPv6/ Micro Mobility기술

• Access Network 기술

– GPRS/ Wireless IP Network기술

• 무선 데이터 전송 기술

– WLAN, CDMA기술

• 단말 기술 등

이동성 지원 프로토콜 : MIP

• MIPv4

– 현 주소를 유지하면서 Network접속점 변경이 가능

• TCP연결을 끊지 않고 이동이 가능

• MIPv6

– MIPv4와 같은 add on 프로토콜이 아닌 IPv6의 일부로 동작

• 경로 최적화 기능 포함

• 다양한 확장헤더 및 옵션 활용

– Auto-configuration, IPsec등

1. Agent Advertisement

3. FA relays

status to MH HA

FA 2. MN

Registration request 2. FA relays

request to HA

3.

Registration

response and

binding

4. CN Send Data to MN

via standard IP routing

5. HA tunnels data

to the COA

6. FA de-tunnel

and deliver data to

the MN

HA

MN

Home

Domain

Foreign

Domain

AR CN

Binding Update/Binding

Ack

via HA

Binding Update/Binding

Ack

Using Return Routability

이동성 프로토콜 : Micro Mobility

• 이동 통신망의 경우 인터넷망과 다른 이동성, 보안, 과금등의 기능이 필요

– Mobile IP의 광역 이동성과 달리 이동 통신망 전용의 섬세한 패킷 이동성 지원의 필요성 필요 • 단말의 이동성 관리상태, IP Paging 지원 등

• 빠른 위치 등록 및 망의 부하를 줄이는 것이 가능

– 대표적인 기술들 • Cellular IP(Columbia University)

• HAWAII (Lucent Technology)

• Regional Registration(C. Perkinson)

Mobile Access Network 기술

• 사용자의 위치 관리 – Wireless IP Network(3GPP2)

– GPRS(3GPP)

AAA Server

HA

AAA Server

Subscriber database

PDSN

RNN

Internet

PSTN

HSS

Subscription and

Location Directory

Call Processing

Server/Gatekeeper

CPS/GK

SGSN BSC/RNC

BSS

GGSN

GPRS

GW

Traditional BSS with

packet data QoS

enhancements

NGcN의 통합 Access Network

• 전달계층의 통합 필요

• 유무선 Access 통합 기술의 발달 – 3G CDMA, WLAN, Bluetooth등의 통합 필요

– 접속방식과 무관하게 무엇보다도 일관된 서비스를 사용자에게 제공하는 것이 중요

• 통합 방안 – 서로 다른 기술간 투명한 서비스를 사용자에게 제공 필요

• 통합 IP기반의 Roaming서비스

– Mobile IP, GTP 기반의 로밍

– 서비스 제공은 일관적이나 실제 Access Network사용은 Hot Spot형식

• 통합 관리기반의 Roaming서비스

– AAA, SIP기반의 로밍

Access Network 통합 방안(1/2)

• IP Roaming

– Mobile IP, GTP등을 이용하여 인터넷 세션을 끊지 않고 즉시 적인 투명한 서비스 제공

– 접속 network간(WLAN, 3G RAN)간 roaming은 MIP handoff invoke

Access Network 통합방안(2/2)

• 통합 관리기반의 Roaming서비스

– 실시간 서비스보다는 일관된 서비스 제공에 초점 • Service Portability의 개념

– AAA연동을 통해 과금 및 인증정보 공유

NGcN의 유선 Core Network구조

• IP보안 강화, IPv4/6 적용

• MPLS기반의 Backbone Network

– DiffServ기반의 QoS + Traffic Engineering

– 고속 패킷 전송

– 멀티 프로토콜 수용

LSR LER LER LSR R R R R

LER

R

R

R

R L2/3 Switch Network

세션/미디어 관리 네트워크 계층 구조

NGcN의 Network 세션 관리

• Signal 과 Bearer는 완전 독립

– Soft-Switch를 기반으로 하여 세션/미디어 통합 관리 • 이는 범용운영체제를 기반으로 한 유연하고 확장성 있는 연동 구조를 가짐

Media 통합 기술 : SoftSwitch

• SoftSwitch – 패킷망에서 음성서비스 제공을 위한 개방형 소프트 플랫폼

– 기능을 모듈화

• 확장성과 융통성 제공

– H.323, SIP , BICC, MGCP, MEGACO/H.248 protocol 수용

– 지능망 서비스, 멀티미디어 서비스 제공. 프로토콜간 inter-working 기능 제공

Soft

Switch

Soft

Switch

Media

Gateway

Media

Gateway

BICC/SIP-T

RTP, RTCP

H.248

MegacoM

GCP

Session 기술 : SIP(1/2)

• SIP(RFC2543)

– 다중 참여자간의 세션을 생성, 변경, 종료 가능한 Application Layer Signaling Protocol • 세션 설정시 SDP를 이용해 QoS를 포함한 세션 parameter설정 가능

• Proxy Server – Redirect Server

User Agent

Client

User Agent

Server

Request

Response

TCP, UDP, SIP, SDP

RSVP, RTP

통화가 연결되면 실시간 데이터를 주고 받음

Signaling : SIP Message를 주고 받으며 통화 제어

Session 기술 : SIP(2/2)

• Proxy Server

• Redirect Server

Konkuk.ac.kr

kckim@konkuk.ac.kr

1. INVITE foo@nca.or.kr

6. 200 OK

7. ACK foo@nca.or.kr

4. INVITE Lab@orchestra

5. 200 OK

8. ACK Lap@orchestra

Lap@orchetra

foo

2

3Lap@orchestr.y

g…

yg.co.kr

User Agent server

Proxy server

User Agent Client

Location Server

Konkuk.ac.kr

kckim@konkuk.ac.kr

1. INVITE yykim@yg.co.kr

ykkim

2

3foo@nca.or.kr…

yg.co.kr

nca.or.kr

4. 302 Moved temporarily Contact: foo@nca.or.kr

5. ACK yykim@yg.co.kr 6. INVITE foo@nca.or.kr

7. 200 OK

8. ACK foo@nca.or.kr

User Agent

server

Locatio

n Server

User

Agent

Client

Redirect server

NGcN 통합 세션 위치 관리(1/2)

• MIP + SIP 통합 이동성 지원

– NGcN에서 하나의 MN은 MIP, SIP모두 지원

– MN의 Home Network은 HA및 Redirect Server가 존재하며 각 각 계층에 맞는 위치제어

– 방안 • SIP기반의 위치제어

• MIP + SIP혼합 위치제어

NGcN 통합 세션 위치 관리(2/2)

• SIP기반의 위치제어 – 데이터 터널링 없음

– MIP의 핸드오프가 없기때문에 TCP연결 지원이 안됨

• Realtime과 같은 UDP연결에 적합

• SIP+MIP기반의 위치제어 – MIP는 SIP에게 IP Address

transparency제공

• TCP연결 가능

Media 통합 기술 : MGCP

• PDN, PSTN의 통합 – 미디어 통합 및 관리 기술 필요

• MGCP – 다양한 종류의 gateway 제어를 위한 MGC와 MG간의 프로토콜

– Master(MGC:call의 제어와 상태정보 )/ Slave ( MG : MGC의 command 수행) 형태

– Text type의 encoding, UDP 기반의 전송

Media 통합 기술 : MEGACO

• MEGACO/H.248

– 인터넷과 다른 유선 망과의 연동을 위한 프로토콜

– 호 제어 기능과 미디어 처리 부분을 분리하여 확장성 제공

– MEGACO는 음성데이터 제공을 기본으로 한 MGCP와 달리 멀티미디어를 수용하는 방향으로 발전

통합 서비스 관리 기술

통합 사용자/망 관리 기술

• AAA

– 통합망에서 다음의 통합 관리 기능 수행 • Authentication

– 계정, 인증정보 관리

• Authorization

– Network resource관리, 사용자 QoS정보 관리

• Account

– 계정, 과금정보 관리

– 각 AAA서버는 NAI혹은 USIM를 이용하여 서비스 사용자의 과금, 리소스 사용, 인증을 관리 • Proxy및 Relay기능을 이용하여 상호 협조

NGcN의 서비스 계층 구조

• 서비스 계층 기술

– Open API를 통해 서비스 제공

• 통합 환경을 위한 서비스 대표적 서비스 기술

– 유무선 통합 ID기술 • ENUM(Telephone Number Mapping 혹은 E..164 Number

Mapping)

– 유무선 통합 메시징 기술 • UMS(Unified Messaging System, Multimedia Messaging

System)

NGcN의 Network구조 : 결론

• 3개의 큰 계층 구조로 나뉨

– 유무선 통합망 계층, 세션/미디어 관리 계층 / 응용서비스 제공 계층

– 수평이 아닌 수직적 서비스 개방형 구조

– 유무선 통합망 계층 • All IP의 이질망 통합 구조와 크게 다르지 않음

– 세션/미디어 관리 계층 • Softswitch를 중심으로 한 세션/미디어 통합 관리

– 응용 서비스 계층 • Open API를 통한 개방형 서비스 제공