Integração do MBMS no IMS

7/24/2019 Integrao do MBMS no IMS

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DEPARTAMENTO DE CINCIAS E TECNOLOGIAS DA INFORMAO

SOBRE A INTEGRAO DO MBMS NO IMS

Carlos Manuel Silva dos Reis

(Licenciado)

Dissertao submetida como requisito parcial para a obteno do Grau de

Mestre em Engenharia Informtica e deTelecomunicaes

Orientador:

Prof. Doutor Amrico Manuel Carapeto Correia

Outubro de 2007


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i

Copyright 2007 de Carlos ReisTodos os Direitos Reservados


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ii

Dedi cat r i a

A Deus,aos meus quer i dos pai s,

a mi nha esposa Manuel a e aos meusf i l hos, pel o apoi o i ncessant e,

pel a compr eenso, paci nci a e amor ,demonst r ados nos moment os de

di f i cul dade.

"Bem- avent ur ado o homem que encont r a asabedor i a, e o homem que adqui r e o

conheci ment o, poi s mai s val i osa doque o our o e a pr at a. " ( Pr ovr bi os

3, 13)


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iii

AGRADECIMENTOS

Em primeiro lugar gostaria de agradecer ao Professor Amrico Correia por ter aceitado

orientar-me neste trabalho e por toda a disponibilidade, simpatia e apoio que sempredemonstrou ao longo de todo esse perodo da realizao desta tese.

Ao meu amigo e colega Edson Andrade o meu sincero agradecimento por toda a ajuda prestada

neste trabalho.

Aos meus pais, esposa, filhos e a todos os meus familiares e amigos por todo o carinho, apoio e

motivao com que me habituaram ao longo destes anos.

Em suma, o meu especial agradecimento a todos que de uma forma ou de outra colaboraram

para que este projecto fosse realizado.

Lisboa, 15 de Outubro de 2007


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RESUMO

Diversos operadores mveis comearam agora servios do tipo multicast, que so baseados no

modelo de entrega de servios personalizados. Por exemplo, temos a notificao de golos para

os fans de futebol (um clube = um canal), canal de notcias e televiso mvel no geral.

A fim de suportar convenientemente os servios mveis de Multicast/Broadcast, o 3GPP

normalizou os servios do MBMS (Multimedia Broadcast Multicast Service) para UMTS e

GPRS no Release 06. A entrega de servios Multicast/Broadcast sobre ligaes de rdio de

capacidade limitada requer mecanismos de escalonamento inteligente que fazem o melhor uso

dos recursos. O escalonador tem que determinar que contedo deve ser emitido e em que

intervalos de tempo a fim de satisfazer a tantos clientes quanto possvel.

Neste trabalho abordam-se possveis cenrios de integrao do servio MBMS no IMS com

nfase na entrega de contedos baseada em servios do tipo Carousel, que significa uma

retransmisso peridica de cada contedo.

Ainda nesta tese investiga-se o desempenho e a complexidade computacional dos diferentes

algoritmos de escalonamento aplicados para oMulticastmvel. So introduzidas modificaes

nos algoritmos bsicos para se puder cumprir com as exigncias identificadas no MBMS que

so principalmente adaptao aos novos contedos, adaptao para a congesto da rede e

adaptao s procuras dos clientes.

PalavrasChave:

MBMS, IMS, Integrao, Escalonamento de transmisso, Carousel de dados.


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v

ABSTRACT

Recently, several mobile operators have started Broadcast-like services, which are based on

the channel delivery model, and are known from classical Broadcast services like radio and

TV. Examples are goal notification for football fans (one club = one channel), news channelsand mobile television in general.

In order to efficiently support mobile Broadcast services 3GPP has standardized Multimedia

Broadcast Multicast Services (MBMS) for UMTS and GPRS in Release 06. The delivery of

Multicast/Broadcast channels over capacity limited radio links requires intelligent scheduling

mechanisms that make best use of the resources. The scheduler has to determine what content

should be sent at which time in order to satisfy as many clients as possible.

In this work we consider the integration of the MBMS service in the IMS focusing in carousel

based content delivery, which means periodical retransmission of each content.

In this thesis we investigate the performance and computational complexity of different

scheduling algorithms applied for mobile multicast. The algorithms then are enhanced to fulfil

the identified requirements of MBMS which are mainly adaptation to new contents, adaptation

to network congestion and adaptation to the clients demands.

Keywords:MBMS, IMS, Integration, Broadcast Scheduling, Data Carousel.


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NDICEAGRADECIMENTOS..................................................................................... iiiRESUMO ......................................................................................................... ivABSTRACT .......................................................................................................v

NDICE............................................................................................................. viNDICE DAS FIGURAS ............................................................................... viiiNDICE DAS TABELAS ................................................................................ ixLISTA DE ACRNIMOS .................................................................................xLISTA DE SMBOLOS................................................................................. xvi

NOTAO E TERMINOLOGIA ................................................................ xvii1 Introduo....................................................................................................1

1.1 Estado de Arte.......................................................................................11.2 Objectivos.............................................................................................31.3 Estrutura da tese....................................................................................4

2 IMS (IP Multimedia Subsystem) .................................................................62.1 Introduo.............................................................................................62.2 Arquitectura do IMS e sua implementao ..........................................7

2.2.1 Introduo ........................................................................................................... 72.2.2 Porqu foi desenvolvido o IMS?......................................................................... 72.2.3 Arquitecturas de evoluo do sistema UMTS onde foi introduzida o IMS........9

2.2.3.1 Release05 ............................................................................................................. 92.2.3.2 Release06 ........................................................................................................... 102.2.3.3 Release 07 ........................................................................................................... 122.2.3.4 3GPP 2(Third Generation Partnership Project2) .............................................. 12

2.2.4 Arquitectura IMS .............................................................................................. 132.2.4.1 Exigncias Arquitecturais ................................................................................... 132.2.4.2 Descrio das entidades e funcionalidades do IMS ............................................ 16

3 MBMS (Multimedia Broadcast Multicast Service) ..................................223.1 Introduo...........................................................................................223.2 Formas de distribuio / Soluo MBMS ..........................................223.3 MBMS no contexto do 3GPP .............................................................25

3.3.1 Modos de operao do MBMS......................................................................... 263.3.1.1 ModoBroadcast.................................................................................................. 263.3.1.2 ModoMulticast................................................................................................... 27

3.3.2 Fases do servio MBMS................................................................................... 28

3.3.3 Arquitectura do MBMS e sua implementao..................................................303.3.3.1 Arquitectura do MBMS....................................................................................... 303.3.3.2 O conceito dos servios MBMS.......................................................................... 34

4 Integrao do MBMS numa arquitectura IMS..........................................394.1 Introduo...........................................................................................394.2 Anlise da integrao..........................................................................414.3 Propostas de arquitecturas de integrao............................................41

4.3.1 Proposta de integrao do IMS-MBMS para a rede 3GPP R7/R8 ...................42


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vii

4.3.1.1 Entidades da rede ................................................................................................ 434.3.1.2 Protocolos e interfaces de rede............................................................................ 45

4.3.2 Proposta de integrao IMS-MBMS para uma rede Evoluda/Convergida......464.3.2.1 Arquitecturas de referncia ................................................................................. 464.3.2.2 3GPP SAE/LTE .................................................................................................. 474.3.2.3 A arquitectura evoluda de servio...................................................................... 49

4.3.2.4 Entidades da rede ................................................................................................ 504.3.2.5 Protocolos de rede e interfaces............................................................................ 54

4.4 Escalonamento e Controlo da congesto............................................554.4.1 Introduo ......................................................................................................... 554.4.2 Escalonamento distribudo entre camadas (Cross Layer).................................564.4.3 Optimizao de escalonamentoBroadcast/Multicastpara servios mveis ....58

4.4.3.1 Servios em tempo no real ................................................................................ 584.4.3.2 Escalonamento de servios Carousel(Retransmisso peridica) ....................... 614.4.3.3 Servios destreamingem tempo real.................................................................. 634.4.3.4 Escalonamento adaptvel baseado nofeedbackda RAN.................................... 63

5 Escalonamento adaptvel dos dados para transmisso mvel do servio

Carousel (Retransmisso peridica) ................................................................655.1 Introduo...........................................................................................65

5.1.1 Problemas e objectivos ..................................................................................... 665.1.2 Conceito de algoritmo de escalonamento .........................................................67

5.1.2.1 Algoritmo existente............................................................................................. 675.2 Resultados Obtidos.............................................................................77

5.2.1 Avaliao de desempenho para os algoritmos bsicos .....................................775.3 Proposta de Algoritmos estendidos ....................................................82

5.3.1 Avaliao de desempenho para os algoritmos com extenso ...........................866 Concluses.................................................................................................91

6.1 Trabalho desenvolvido .......................................................................916.2 Resultados...........................................................................................936.3 Trabalho Futuro ..................................................................................95

Anexos..............................................................................................................96Anexo A Redes Mveis .............................................................................97Anexo B Tarifao no IMS......................................................................116Anexo C BM-SC como sendo a nova entidade introduzida ....................122Anexo D Novas interfaces introduzidas/entidades melhoradas ..............125

Referncias .....................................................................................................127


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viii

NDICE DAS FIGURAS

Figura 1 Aplicaes com ligaespeer to peer[49] ...........................................................8Figura 2 O IMS e a sua relao com sistemas de comunicaes existentes [49] ......................8Figura 3 Arquitectura do UMTSRelease05 [3]...................................................................... 10

Figura 4 Arquitectura do UMTSRelease06 [3]...................................................................... 11Figura 5 Arquitectura do IMS por camadas [49]..................................................................... 15Figura 6 Estrutura do HSS [49] ............................................................................................... 19Figura 7 DistribuioUnicast [53].......................................................................................... 22Figura 8 Diagrama do servio CBS......................................................................................... 23Figura 9 IPMulticast [52]........................................................................................................ 23Figura 10 Diagrama de soluo MBMS paraMulticasting[53]..............................................24Figura 11 Multicastingcom MBMS [52] ................................................................................ 24Figura 12 ModoBroadcast...................................................................................................... 26Figura 13 ModoMulticast....................................................................................................... 27Figura 14 Fases do Servio MBMS [31, 53] ........................................................................... 29

Figura 15 Arquitectura MBMS [50] ........................................................................................ 30Figura 16 Exemplos das classes de servios UMTS e aplicaes [7]......................................35Figura 17 Arquitectura de integrao (IMS-MBMS R7/R8) [50] ...........................................42Figura 18 Projecto de entidade de rede da proposta de integrao do R7/R8 [31, 50]............43Figura 19 Estrutura deBroadcast/Multicastdo TISPAN [31, 50] ..........................................47Figura 20 Estrutura SAE/LTE do 3GPP [31, 35, 50] .............................................................. 48Figura 21 Arquitectura evoluda da integrao IMS-MBMS [50]...........................................49Figura 22 Projecto da entidade de rede da proposta de integrao evoluda [50] ...................50Figura 23 Estrutura funcional do ServioEnabler deBroadcast/Multicast [50]....................53Figura 24 Proposta de escalonamento de camada cruzada [50] ..............................................57Figura 25 Comparao da entrega de dados. Unicast(esq.) eBroadcast/Multicast(dir.) ......66

Figura 26 Interaco entre as entidades da rede ...................................................................... 67Figura 27 Parte de um ciclo deBroadcast [39] ....................................................................... 69Figura 28 Construindo um ciclo deBroadcast [39]................................................................. 70Figura 29 Heurstica para diviso itens em k buckets[39]......................................................72Figura 30 Desempenho do algoritmo On-linesem erro........................................................... 78Figura 31 Desempenho do algoritmo On-linecom erro .......................................................... 79Figura 32 Desempenho do algoritmo On-linecombucketssem erro......................................80Figura 33 Desempenho do algoritmo on-linecombucketscom erro ......................................80Figura 34 Desempenho do algoritmo PFQ sem erro ............................................................... 81Figura 35 Desempenho do algoritmo PFQ com erro............................................................... 81Figura 36 Comparao dos algoritmos bsicos de escalonamento Carousel..........................87

Figura 37 Comparao dos diferentes nmeros de buckets .....................................................88Figura 38 Eficincia dos algoritmos levando em considerao os erros .................................89Figura 39 Eficincia dos algoritmos com erros e modificados................................................90Figura 40 Rede GSM [3].......................................................................................................... 98Figura 41 Rede GPRS [3] ........................................................................................................ 99Figura 42 Introduo do EDGE para o Sistema GPRS [3].... ................................................100Figura 43 Arquitectura da Rede Ncleo [49]......................................................................... 104Figura 44 Rede 3G (3GPP R99) [3]....................................................................................... 105


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ix

Figura 45 Rede 3G (3GPP R4) [3]......................................................................................... 106Figura 46 Arquitectura do RAN [49]..................................................................................... 106Figura 47 Arquitectura da QoS [7] ......................................................................................... 109Figura 48 Activao do contexto PDP pela MS................................................................ 111Figura 49 Activao do contexto PDP pela rede .............................................................. 113

Figura 50 Desactivao do contexto PDP pela MS .......................................................... 113Figura 51 Desactivao do contexto PDP pela rede .........................................................114Figura 52 Arquitectura IMS de tarifao off-line[49]...........................................................117Figura 53 Arquitectura IMS de tarifao on-line[49]...........................................................119Figura 54 Estrutura funcional do BM-SC na rede UMTS [31, 50] .......................................122

NDICE DAS TABELAS

Tabela 1 AplicaesBroadcasteMulticast[13]..................................................................... 37Tabela 2 Tabela de inicializao deR(i).................................................................................. 83Tabela 3 Mapeamento da Congesto e da Prioridade.............................................................. 86Tabela 4 Comparao das caractersticas dos algoritmos de escalonamento ..........................90Tabela 5 Mapeamento das Classes de QoS no UMTS em Classes DifferServde PHB ........115Tabela 6 Atributos de QoS para as classes UMTS ................................................................ 115


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x

LISTA DE ACRNIMOS

1G 1 rdGeneration

2G 2rd

Generation2.5G 2.5 Generation

3G 3 rdGeneration

3GPP Thrid Generation Partnership Project

3GPP2 3GPartnership Project 2

AAL2 ATM AdaptationLayer 2

AAL5 ATM Adaptation Layer 5

AKA Authentication and KeyAgreenment

AMC Adaptive Modulation and Coding

AMPS Advanced Mobile Phone System

ANSI American National Standards Institute

APN Access Point Name

AS Application Server

ATM Asynchronous Transfer Mode

AUC Authentication Center

BCF Bearer Charging FunctionBG Border Gateway

BGCF Breakout Gateway Control Function

BICC Bearer IndependentCall Control

BM-SC Broadcast Multicast Service Center

BM-SE Broadcast-Multicast Service Enabler

BSC Base station Controller

BSS Base station Subsystem

BTS Base Transceiver Station

CAMEL Customized Applications for Mobile Network Enhanced Logic

CAP CAMEL Application Part

CBS Cell Broadcast Service

CCF Charging collection function


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xi

CDMA Code Division Multiple Access

CDR Charging data record

CGF Charging Gateway Function

CN Core Network

CP Content Provider

CRC Cyclic Redundancy Check

CS Circuit switched

CSCF CallSession Control Function

D-AMPS Digital AMPS

DNS Domain Name Server

DSCP Differentiated services code point

DSL Digital suscriber lineDVB Digital Video Broadcasting

DVB-H Digital Video Broadcasting Handheld

ECF Event Charging Function

ECC Error control codecs

EDGE Enhanced Data rates for GSM Evolution

ESG Electronic Service Guide

ETSI European Telecommunications Standards Institute

EV-DO Evolution - Data Only

EV-DV Evolution Data and Voice

FDD Frequency Division Duplex

FDMA Frequency Division Multiple Access

FEC Forward Error Correction

FLUTE File delivery over Unidirectional Transport

FSC Fast Scheduling

FTP File TransferProtocol

GERAN GPRS/EDGE Radio Access Network

GMSC Gateway MSC

GMSK Gaussian minimum shift keying

GGSN Gateway GPRS Support Node


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xii

GMSC Gateway MSC

GPRS General Packet Radio Packet Service

GSM Global System for Mobile Communication

GSN GPRS SupportNodes

GTP GPRS tunnel

HARQ Hybrid Automatic Request

HLR Home Location Register

HSDPA High Speed Downlink Packet Access

HS-PDSCHHigh Speed Physical Downlink Shared Channel

HSS Home Subscriber Server

HSS/AuC Home Subscriber Service/Authentication Center

HTTP Hypertext Transfer ProtocolHTTPS Hyper text Transfer Protocol

I-CSCF Interrogating-CSCF

IETF Internet Engineering Task Force

IGMP Internet Group Manangement Protocol

IMSI International Mobile Subscriber Identity

IMS IPMultimedia Subsystem

IMS-MGWIP Multimedia Subsystem-Media Gateway Function

IMT-2000 International Mobile Telephony 2000

IP Internet Protocol

IPv4 Internet Protocol version 4

IPv6 Internet Protocol version 6

ISC IMS Service Control

ISDN Integrated Services Digital Network

ISIM IPMultimedia Services Identity Module

ISUP ISDN User Part

ITU International Telecommunications Union

LCS Lcation Service

LTE Long-Term Evolution

MBMS Multimedia Broadcast Multicast Service


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xiii

MDFC Media Delivery Function Controller

MDFP Media Delivery Function Processors

MEGACO Media Gateway Control

MGCF Media Gateway Control Function

MGW Media Gateway

MIMO Multiple Input Multiple Output

MLD Multicast Listener Discovery

MME Mobility Mnagement Entity

MMS Multimedia Messaging Service

MRF Media Ressource Function

MRFC Multimedia Resource Function Controller

MRFP Multimedia Resource Function ProcessorMS Mobile Station

MSC Mobile services Switching Center

MSC/VLR Mobile SwitchingCentre/Visitor Locator Register

MT Mobile Terminal

NA Network Access

NGN Next-Generation Network

NMT Nordic Mobile Telephone

OCS On-line Charging System

OMA Open Mobile Alliance

OSI Open SystemsInterconnection

P2P Peer to Peer

PCC Policy and Charging Convergence

PCRF Policy and Charging Rules Function

P-CSCF Proxy Call Session Control Function

PDA Personal digital assistant

PDC Personal Digital Communication

PDF PolicyDetection Function

PDN Packet Data Networks

PDP Packet Data Protocol


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xiv

PFQ Packet Fair Queuing

PHB Per-Hop Behavior

PIM Protocol Independent Multicast

PLMN Public landing mobile network

PoC Push to talkOver Cellular

POTS Plain old telephone service

PS Packet switched

PSI Public service identifier

PSK Phased Shift Keying

PSTN Public Switched telephone Network

PtM Point-to-Multipoint

PtP Point-to-PointQoS Quality of Service

RAB Radio Access Bearer

RADIUS Remote Authentication Dial In User Service

RAN Radio Access Network

RNC Radio Network Controller

RNS Radio Network System

RTCP Real Time Control Protocol

RTP Real Time Protocol

RRC Radio Resource Control

RRM Radio Ressource Management

SAE Service Architecture Evolution

SCF Session Charging Function

SCIM Service capability interaction manager

S-CSCF Serving-CSCF

SDP Service Description Protocol

SFTP SSH File Transfer Protocol

SGSN Serving GPRS Support Node

SGW Signalling gateway

SIP Session Initiation Protocol


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xv

SLF Subscription Locator Functional

SMS Short Message Service

TACS Total Access Communication System

TCP Transmission Control Protocol

TDD Time Division Duplex

TDMA Time Division Multiple Access

TE Terminal equipment

TID Tunel Identifier

TISPAN Telecoms & Internet Services & Protocols for Advanced Network

TRAU Transcode and Rate Adapatation Unit

UA User Agent

UDP User Datagram ProtocolUE User Equipment

UMTS Universal Mobile Telecommunications System

UPE User Plane Entity

URL Uniform Resource Locator

USIM UMTS Subscriber Identity Module

UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access Network

UWC Universal Wireless Communications

VLR Visitor location registers

VMSC Visitor MSC

WCDMA Wideband Code Divison Multiple Access

WiMAX Worldwide Interoperability for Microwave Access)

WLAN Wireless LocalArea Network

XML eXtensible Mark-up Language


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xvi

LISTA DE SMBOLOS

ai Quantidade de dados

b Largura de banda bsicaci Nvel de congesto

dj Tempo mdio de transmisso por bucket

E (li) Probabilidade de um erro ocorrer

fi Frequncia de um item i

g Factor de congesto

Ij Item mais abaixo no bucketj

li Tempo necessrio para fazer envio do servioM N total de itens de informao no servidor de dados

N Tamanho de um ciclo

pi Probabilidade de pedido de servio

qj Tempo mdio de transmisso

Q Tempo actual

R(i) Instante em que foi feita a ultima radiofuso

si Espaamento ptimo

tcyc

Tempo necessrio para a transmisso de um ciclo inteiro

tcyc_max

Tempo mximo necessrio para a transmisso de um ciclo inteiro

ti_guar

Tempo mdio de acesso garantido

toptimal Tempo mdio de acesso total ptimo

toverall Tempo mdio de acesso total

xi Prioridade de um item i

Taxa de erro varivel

t Valor de adaptao do algoritmo as necessidades especficas

Coeficiente parametrizado


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xvii

NOTAO E TERMINOLOGIA

Notao Geral

A notao utilizada ao longo do documento segue a conveno apresentada a seguir:

Texto sublinhado ou negrito utilizado para realar uma palavra ou expresso no

meio de um pargrafo; exemplo: [...] permitir uma maior eficincia da rede [...];

Texto em itlico para palavras em lngua estrangeira (isto ., Ingls), exemplo:

[...] para uma abordagemBroadcast [...].

Texto numerado para indicar uma referncia bibliogrfica; exemplos: []

complementaridade de novas tcnicas e tecnologias com as existentes [1] .

Letras Maisculas utilizadas para referenciar acrnimos; exemplo [...] da rede

UMTS [...].

Terminologia

Ao longo do trabalho utilizou-se a Lngua Portuguesa; no entanto, embora j exista algum

consenso na passagem de alguns termos tcnicos para Portugus, o seu uso ainda no

generalizado. Ao longo do trabalho optou-se, deste modo, por manter certos termos e

acrnimos em Ingls, pois so estes os mais conhecidos e usados.


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Captulo 1 Introduo

1

1

Introduo

O Captulo 1 inicia com um conjunto de questes introdutrias relacionadas com a

contextualizao e motivao subjacentes ao trabalho, de modo a permitir a apresentao do

mesmo.

1.1 Estado de Arte

O IMS (IP Multimedia Subsystem) um subsistema de controlo overlay de aplicaes

multimdia baseado em IP para redes mveis da terceira gerao. padronizado pelo 3GPP

release 05 e 06 para suportar servios multimdia baseados em IP no sub domnio de PS

(Packet-switched) como parte da rede ncleo do UMTS (Universal Mobile

Telecommunications System) fornecida a um subscritor mvel. As funes principais da rede

ncleo do IMS podem ser classificadas em trs categorias: Gesto de sesses multimdia,

servio de activao/iniciao no servidor de aplicao e aprovisionamento da informao da

rede s aplicaes do IMS. Permite aplicaes que empregue funcionalidades da rede atravs

das interfaces abertas padronizadas. O IMS tem uma arquitectura por camadas que consiste nos

seguintes planos: Plano de Transporte, Plano de Controlo, Plano de Servio e Plano de

Utilizador

O MBMS (Multimedia Broadcast Multicast Service) considerado primeiramente como um

servio unidireccional ponto-multiponto (p-t-m) que permite que dados sejam transmitidos de

uma nica fonte para mltiplos receptores. O 3GPP (Third Generation Partnership Project)

definiu dois modos de operao: o modo Broadcast e o modo Multicast. No caso do modo

Broadcast, as transmisses ocorrem no obstante a presena do utilizador em uma dada rea,

enquanto no modoMulticast transmisses ocorrem nas reas onde h subscritores a servirem.

Em consequncia o modoMulticastdo MBMS est associado com a subscrio e a autorizao

antes de se juntar ao grupo. Os servios Broadcast so activados localmente no terminal

enquanto no modoMulticastum grupoMulticast tem que ser formado antes que a recepo dos

dados de servio seja disponibilizada. Alm disso, o 3GPP classifica dois tipos de servios de

utilizador do MBMS de acordo com o mtodo usado para distribuir servios. O servio

Streamingfornece um fluxode informao multimdia contnuo (por exemplo udio, vdeo). O


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Captulo 1 Introduo

2

servio deDownload de ficheiros usado para entregar ficheiros de dados binrios sobre uma

portadora MBMS. A entrega de ficheiros pode usar Carousels (Retransmisses peridicas) a

fim de entregar repetidamente dados do ficheiro.

O MBMS estende a arquitectura existente do UMTS e GPRS (General Packet Rdio Service).

Quase todos os ns afectados podem ser actualizados por updatesde softwarepara fornecer as

funcionalidades necessrias do MBMS. Apenas uma entidade funcional completamente nova

adicionada: o BM-SC (Broadcast/Multicast Service Centre) como a unidade central do

processador. responsvel por fornecer funes de Adeso, funes de Segurana, funes de

Proxye de Transporte e controla o estabelecimento da sesso e a entrega dos dados sobre as

duas interfaces de referncia adicionados: Gmbe o Gi [12], [13], [31] [32].

Considerando o IMS como a tecnologia emergente para convergncia fixa e mvel, o TISPAN

(Telecom and Internet converged Services and Protocols for Advanced Networks) apresenta

uma estrutura baseada em IP, de redes que convergem, com multi servio padronizado

genrico, multi protocolo e multi acesso. O projecto de TISPAN permite definir ou adaptar

subsistemas novos e adicionais a existente arquitectura.

Da mesma maneira a evoluo dos sistemas celulares UMTS/HSDPA (High Speed downlink

Packet Access) permitir entregar eficientemente servios de IPTV com suporte da mobilidade.

Actualmente o sistema celular fornece estes servios baseados somente em um esquema de

comunicao do tipo Unicast.

As especificaes do MBMS release06 no consideram o IMS e assim no utilizam nenhuma

das funcionalidades do IMS. Comparado com o MBMS o IMS foi projectado para suportar

canais Unicast e suportar assim somente o estabelecimento de comunicao ponto a ponto

baseado na portadora Unicast. Embora o 3GPP proponha considerar a possvel integrao do

IMS e do MBMS na release07, no projecto IST FP6 designado por C-Mobile os seus parceiros

estudaram todas as possveis integraes no somente no topo da rede celular mas tambm em

outras redes da transmisso tais como DVB-H.

A integrao do IMS e do MBMS requer uma investigao e uma anlise completa das vrias

possibilidades de integrao de arquitecturas e estruturas de comunicao/sinalizao.

imperativo compreender e definir interfaces e nvel de interaces dentro das vrias entidades

funcionais. No release05 do 3GPP, o IMS aparece como uma extenso da arquitectura UMTS.


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Captulo 1 Introduo

3

Adiciona um conjunto de novas funes ligadas por novas interfaces padronizadas. O IMS usa

o SIP (Session Initiation Protocol) do IETF a fim de controlar a sesso multimdia. Fornece

QoS por meio de reserva de recursos e permite aos operadores novos esquemas de tarifao

para sesso multimdia. Finalmente, o IMS possibilita a integrao dos diferentes servios

oferecendo mais e melhores servios aos clientes.

O MBMS fornece um meio eficiente para distribuir simultaneamente dados a um grande grupo

de utilizadores. Entretanto, os recursos da rede, e em particular a capacidade da ligao rdio,

so pequenos comparados com as capacidades da largura de banda no ncleo da rede. A

capacidade de escalonar transmisses quando possvel e adaptar o contedo e os dados aos

recursos actuais da rede poder melhorar o custo/desempenho do MBMS e de outras

tecnologias da transmisso usadas. As transmisses adaptveis podem oferecer a qualidade

mnima aceitvel em reas congestionadas com melhor qualidade de transmisses nas reas

onde existir mais largura de banda disponvel. O escalonamento das transmisses para

contedos em tempo real pode ajustar os picos do uso do recurso, baseados em polticas

predeterminadas.

1.2 Objectivos

Em termos gerais, os objectivos deste trabalho inserem-se no enquadramento anteriormente

referido, pretendendo-se contribuir com um estudo sistemtico para o aprofundamento e

esclarecimento de alguns aspectos relativos integrao do servio MBMS no IMS, bem como

o impacto que essa integrao ter na arquitectura da rede UMTS.

Tambm objectivo deste trabalho estudar os trs tipos de algoritmos bsicos de

escalonamento para o servio - Retransmisso peridica (On-line algorithm, Bucketing

algorithm and Adaptation of Packet Fair Queueing), sem levar em conta os erros de

transmisso numa primeira fase. Numa segunda fase ser levada em conta os erros detransmisso e numa terceira fase, estudar os mesmos algoritmos j com extenses, no s

levando em conta os erros mas tambm a congesto e os nveis de prioridade.

A ferramenta utilizada para a implementao da simulao para a anlise de desempenho dos

trs algoritmos foi oMatlab, no obstante existir outras ferramentas.


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Captulo 1 Introduo

4

1.3 Estrutura da tese

Aps a introduo sobre o enquadramento e objectivos do trabalho realizado, apresenta-se o

desenvolvimento da tese estruturado em seis captulos:

Captulo 1: Apresenta uma pequena introduo sobre o enquadramento e objectivos desta tese

de Mestrado.

Captulo 2: Abordao IMS ou seja o significado do IMS e porqu foi desenvolvido. Apresenta

uma pequena descrio das duas Releasesdo UMTS no mbito do 3GPP onde realmente foi

introduzido o IMS (Release 05 e Release 06), apresentando as suas arquitecturas.

Relativamente aoRelease07, feita uma pequena introduo uma vez que o mesmo ainda se

encontra em estudo. Ainda neste captulo so apresentadas as exigncias arquitecturais do IMS,a descrio das entidades e funcionalidades do IMS.

Captulo 3:Fala da necessidade de passar dos actuais esquemas de distribuio de informao

(Unicaste CBS) no UMTS para um novo servio MBMS. Com isso so descritos em detalhes

esses mesmos esquemas. Por fim so descritas as modificaes introduzidas na arquitectura da

Rede UMTS com a introduo do servio MBMS e o conceito dos servios MBMS.

Captulo 4:Apresenta uma sntese do IMS e do MBMS apresentado nos captulos 2 e 3 paradepois comear por falar das possveis arquitecturas de integrao do MBMS no IMS. Para isso

comea por fazer uma anlise funcional ou seja da estrutura funcional do BM-SC na rede

UMTS e da descrio das entidades que fazem parte dessa estrutura. Tambm em paralelo este

captulo apresenta uma anlise das interfaces e os nveis de interaco entre as vrias entidades

funcionais, assim como outras consideraes.

Ainda neste captulo feita uma abordagem sobre os dois tipos de arquitecturas propostas para

as possveis integraes do MBMS com o IMS ou seja da proposta de integrao do IMS-

MBMS para o 3GPP R7/R8 com a sua respectiva arquitectura de integrao e as respectivas

entidades da rede assim como da proposta de integrao IMS-MBMS para uma rede

evoluda/convergida da SAE (Service Architecture Evolution) e LTE (Long Term Evolution) na

3GPP e pelo TISPAN, tambm com a sua arquitectura de integrao e suas respectivas

entidades de rede.


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Captulo 1 Introduo

5

apresentado tambm uma viso do que o escalonamento e seu objectivo, assim como os

diversos tipos de escalonamento propostos. Tambm fala da optimizao do escalonamento

para servios mveis Broadcast/Multicast assim como da classificao dos trs tipos de

servios em MBMS, servios esses classificados de servios em tempo real e no real.

Captulo 5: Este captulo dedicado ao estudo do escalonamento adaptvel dos dados para

transmisso mvel do servioCarousel. feita uma introduo sobre o tema passando pelos

problemas e objectivos. Depois feita uma breve descrio sobre o conceito de algoritmo de

escalonamento. feita um estudo sobre os algoritmos existentes e das extenses propostas para

os mesmos algoritmos, para melhorar o desempenho dos mesmos. Finalmente so apresentados

os resultados obtidos tanto para os algoritmos bsicos como para os mesmos j com extenso,

usando oMatlab como ferramenta para a simulao.

Captulo 6: O ltimo captulo destinado s concluses e comentrios finais deste trabalho, tal

como algumas sugestes a serem considerados em trabalho futuro.

No fim deste documento, so apresentados quatro Anexos com informao auxiliar que

permitem uma melhor compreenso dalgumas partes dos textos apresentados.

Anexo A:Apresenta uma viso geral de Redes Mveis e sua evoluo em termos de tecnologia

e de servios, uma vista geral da rede UMTS, passando pela sua evoluo ou seja do 1G at o

3G. Ainda neste captulo feita uma apresentao geral da rede UMTS, desde os seus servios

e as suas potencialidades, da CN e da RAN. Uma pequena abordagem da Qualidade de Servio

em Redes UMTS, falando por exemplo da activao/desactivao do contexto PDP e do

mapeamento das classes de QoS no UMTS tambm apresentada.

Anexo B: Faz uma descrio do sistema de tarifao no IMS

Anexo C: Faz uma descrio do BM-SC como sendo a nova entidade introduzida no MBMS,

descrevendo a sua estrutura funcional.

Anexo D: Faz uma descrio das novas interfaces introduzidas, assim como das novas

entidades melhoradas.


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Captulo 2 IMS (IP Multimedia Subsystem)

6

2

IMS (IP Multimedia Subsystem)

2.1 Introduo

O servio multimdia combina mltiplos componentes de informao, tais como udio ouvdeo, e requerem componentes de mdia a ser sincronizados um com o outro.

Consequentemente, enquanto uma simples conectividade IP permite que diversos tipos de

informao sejam transmitidos sobre o IP em redes mveis, os servios actuais de multimdia

requerem o suporte adicional da rede, pelo menos na rea da proviso da QoS. Apesar de

muitos esforos para fornecer tal suporte, a Internet no fornece ainda nenhuma garantia no

atraso ou confiabilidade sobre a transmisso de pacote end to end. Em compensao, as redes

UMTS fizeram significativos progressos neste sentido.

O IMS (IP Multimedia Subsystem) reala a conectividade bsica do IP fornecido pelo UMTS

adicionando entidades rede para a gesto da instalao de sesso multimdia e controlo

proviso da QoS. O IMS usa o termo sesso no lugar de chamada: uma sesso inclui

remetentes, receptores e sequncia de dados que participam em uma aplicao. Uma sesso

pode pedir diferentes nveis de QoS para cada componente de informao e modificar estes

nveis durante o seu tempo de vida. Seguindo a filosofia geral do UMTS, o IMS no padroniza

nenhuma aplicao, somente as potencialidades do servio requerido para construir vriosoutros servios. Como resultado, servios multimdia em tempo real e em tempo no real

podem facilmente ser integrados sobre um transporte baseado em IP comum. Em adio, estes

servios podem interligar directamente com todos os servios disponveis sobre a Internet.

Finalmente, os servios existentes em circuito comutado como a voz podem ser substitudos na

rede UMTS por servios em tempo real baseados em IP comutados por pacote.

Consequentemente o domnio PS far com que eventualmente o domnio CS fique obsoleto,

reduzindo assim o custo das redes UMTS.

Alguns dos servios que podem ser fornecidos sobre o IMS so a telefonia de voz e de vdeo,

chamadas telefnicas que aceitam voz e telefonia, servios de presena, mensagens

instantneas, chat, conferncia de voz e de vdeo etc. Existem numerosos servios possveis,

todos eles baseados num pequeno conjunto de potencialidades [6, 10, 11]:


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7

Identidades endpoint, incluindo nmeros de telefone e nomes deInternet.

Descrio das potencialidades de informao, incluindo formatos dos cdigos e taxas de

dados.

Servios multimdia em tempo real de pessoa para pessoa, incluindo telefonia de voz.

Streamingde servios multimdia de mquina para pessoa, incluindo canais de TV.

Gesto genrica do grupo, permitindo chate mensagens instantneas.

Comunicao genrica do grupo, permitindo conferncia de voz e de vdeo.

Estes servios bsicos podem ser controlados por AS (Application Servers servidores de

aplicao) externos para fornecer vrias aplicaes. Por exemplo, o IMS fornece:

Facilidades de transmisso ponto a ponto e ponto a multiponto.

Facilidade de gesto de grupo. Capcidade de um AS externa de controlar a comunicao de grupo.

2.2 Arquitectura do IMS e sua implementao

2.2.1

Introduo

O IMS (IP Multimedia Subsystem), baseado no SIP (Session InitationProtocol- Protocolo de

Iniciao de Sesso), uniformizado pelo IETF (Internet Engineering Task Force), mas o SIP

como protocolo apenas uma parte dela. O IMS uma arquitectura para a convergncia dedados, voz e redes mveis, e baseada num conjunto de protocolos, utilizados para permitir

servios em tempo real no topo de PS do sistema UMTS.

2.2.2 Porqu foi desenvolvido o IMS?

O novo paradigma de comunicao sobre redes de dispositivos mveis baseado em IP. Estes

terminais utilizam largos displays de alta preciso, com cmeras incorporadas e com muitos

recursos para aplicaes, sendo na nova gerao designados por entidades P2P (Peer - to -Peer), que facilitam a partilha de Browsing, jogos, sesso de rdio nos dois sentidos. A

capacidade de estabelecer uma ligao P2P entre os novos dispositivos mveis com IP o

ingrediente chave requerido (Figura 1).


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Figura 1 Aplicaes com ligaespeer to peer[49]

A Figura 2 mostra uma rede onde o IMS introduz o controlo de sesso multimdia no domnio

PS e traz ao mesmo tempo a funcionalidade CS. O sistema de comunicao mvel foi dividido

em trs partes: terminais, RAN (Radio access network) e ncleo de rede. Em IMS o termo

RAN substitudo para "rede de acesso (NA) " porque um sistema IMS pode ser instalado

tambm sobre redes de acesso no rdio (non-RAN).

Figura 2 O IMS e a sua relao com sistemas de comunicaes existentes [49]


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9

2.2.3 Arquitecturas de evoluo do sistema UMTS onde foi introduzida o IMS

Nesta seco feita uma pequena descrio das releasesonde realmente foi introduzida o IMS

evidenciando o grau de importncia que teve na arquitectura do sistema UMTS, releases estas

desenvolvidas pelo consrcio 3GPP. dado um especial nfase as releases 05 e 06 onde aintroduo do IMS trouxe benefcios para o sistema UMTS.

2.2.3.1 Release05

Com os avanos tecnolgicos efectuados nos ltimos anos naInternet e nos telemveis, assiste-

se agora a uma convergncia cada vez maior entre estes dois meios de comunicao. Portanto,

aRelease05 do UMTS representa uma mudana de filosofia, cujo objectivo ter j o IP como

tecnologia de transporte em todas as partes da rede, o que significa que as futuras redes mveis

sero baseadas em comutao de pacotes end to end. A Figura 3 ilustra essa mudana de

filosofia. A arquitectura da rede ncleo sofre alteraes de fundo, passando esta a ser uma rede

de pacotes, na qual se suportam os servios de voz e os servios de dados.

A maior novidade destaRelease ao nvel da tecnologia de transporte na UTRAN, que passa

de ATM para IP. NestaRelease, as evolues passaram por melhorias ao nvel dos servios de

localizao (LCS) e a adopo do protocolo SIP (Service Initiation Protocol).

Desde que foi publicada a Release 99 muito se tem clarificado sobre as verdadeiras

capacidades da tecnologia 3G UMTS. Apesar do salto quantitativo dado em termos do ritmo detransmisso mximo, parece ser plausvel dizer que o UMTS ainda no consegue satisfazer, a

preos acessveis, as previsveis necessidades do trfego, na componente de dados, para grande

parte dos servios previstos pelo UMTS Frum. Isto levou ao desenvolvimento de novas

tecnologias, em que o HSDPA (High-Speed DownlinkPacket Access) [15] e o IMS (IP

Multimedia Subsystem) so bons exemplos.

O HSDPA um canal partilhado para dados no sentido descendente, sentido onde se espera

uma maior necessidade de largura de banda, que veio permitir taxas de transmisso acima dos

10 Mbps (em comparao com os actuais 384 kbps, ou 2 Mbps em hot spots). Com a

introduo do HSDPA, novas tcnicas foram simultaneamente introduzidas, entre elas o AMC

(Adaptive Modulation and Coding), o HARQ (Hybrid Automatic Request), para o tratamento

de erros de transmisso, oFast Schedulinge o Channel Quality Feedback.


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10

Por outro lado, o IMS teve como fundamento a independncia da tecnologia de acesso,

tornando-se o fundamental na convergncia de redes. Permitiu suportar aplicaes que

envolvem diferentes fontes de informao (por exemplo, dados gerados por computador,

imagens e texto, e dados analgicos, tais como udio/vdeo) com a possibilidade de acrescentar

e abandonar componentes durante a sesso. Foram ainda alteradas as ferramentas USIM e

aspectos relacionados com a transferncia de mensagens e segurana.

Observando a arquitectura do 3GPPRelease05 (Figura 3) fcil encontrar as novas entidades

introduzidas, o HSS (Home Subscriber Server) e o IMS. O HSS a base de dados principal

para um dado utilizador, sendo a entidade que contm informao relativa subscrio de

suporte das entidades de rede que realmente gerem as chamadas e sesses.

Esta Release foi dada como terminada em Maro de 2002, embora s tenha efectivamente

terminado em Junho de 2002.

Figura 3 Arquitectura do UMTSRelease05 [3]

2.2.3.2 Release06

A crescente necessidade do utilizador em termos de servios que combinem componentes em

tempo real e tempo no real, disponveis tanto em ambientes mveis e fixos, levou

necessidade da Release 06 aumentar e melhorar as funcionalidades e servios existentes


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11

incluindo o OSA, a QoS, o LCS, o MMS, a segurana, a GERAN e a interface rdio. A partilha

de redes foi outra funcionalidade introduzida nesta Release, o que possibilitou a ligao da

mesma UTRAN a diferentes redes ncleo de diferentes operadores, permitindo a partilha dos

elementos da RAN e dos recursos rdio.

As principais alteraes nesta fase foram a actualizao do IMS (IMS Fase 2) e a interligao

entre o UMTS e outras tecnologias de acesso rdio, tais como a WLAN (Wireless LAN). O

facto de o UMTS oferecer benefcios ao nvel da cobertura de zonas extensas, mobilidade total

e maior segurana, e pelo contrrio a WLAN ser uma tecnologia til para o acesso Internet

com uma elevada velocidade mas com uma baixa mobilidade e com utilizadores estticos,

levou integrao das duas redes.

Para alm das alteraes referidas, foram introduzidas novas funcionalidades como o MBMS,

que introduziu oBroadcast e oMulticast na rede UMTS, permitindo a partilha dos recursos darede e deste modo uma maior eficincia da interface rdio. Observando a Figura 4 encontra-se

a nova entidade adicionada na rede UMTS, o BM-SC (Broadcast Multicast Service Centre),

sendo esta entidade importante para a introduo do MBMS.

Figura 4 Arquitectura do UMTSRelease06 [3]

Relativamente aos servios introduzidos, destacam-se o Servio do tipo Push, o Servio

Prioritrio e o Servio de Presena. O Servio do tipoPush uma tecnologia que veio permitir

entidade fornecedora de contedos transferir informao para um determinado utilizador, sem


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12

que este a tenha previamente solicitado. O Servio Prioritrio permite o acesso prioritrio de

servios a determinados utilizadores previamente autorizados. Por fim, o Servio de Presena

permite o acesso a informao da localizao do utilizador, dos seus dispositivos e servios. A

Release 06 foi dada como terminada em Maio de 2005.

2.2.3.3 Release 07

O trabalho da Release 07 do sistema UMTS comeou no incio do ano passado dentro do

consrcio 3GPP, encontrando-se ainda em fase de estudo, estando inicialmente prevista para o

final de 2007 a sua concluso. O aumento da eficincia espectral da interface rdio um dos

propsitos fundamentais nesta Release, onde o uso do sistema de mltiplas antenas MIMO

(Multiple Input Multiple Output) est idealmente posicionado para o aumento da capacidade da

rede ao nvel dos recursos rdio disponveis, gerando taxas de transmisso mximas tericasbem acima dos 14 Mbps disponveis hoje, tambm aumentando a taxa de transmisso mdia

das clulas.

Outros novos recursos doRelease07 incluem: avanos na RAN (Radio Access Network), como

conectividade contnua, reduo de latncia, melhorias da Rede Ncleo e IMS relacionadas

telefonia multimdia, suporte para continuidade de chamadas de voz, e PCC (Policy and

Charging Convergence). Nesta Release tambm so esperados melhoramentos nalguns dos

itens introduzidos nas duas Releases anteriores, por exemplo, ao nvel do IMS (fase 3) sero

efectuados melhoramentos para acesso de redes fixas de banda larga. A integrao de

tecnologias rdio alternativas, como por exemplo as wireless LANs, tambm ir ser

considerada nestaRelease [45].

2.2.3.4 3GPP 2(Third Generation Partnership Project2)

O 3GPP2 um projecto para o desenvolvimento do sistema mvel da 3G para a comunidade

ANSI (American National Standards Institute). O seu papel o de especificar o IMS como

parte da soluo do domnio de multimdia que contm o subsistema de pacote de dados. O

domnio multimdia e a rede de acessos CDMA2000 juntos formam a 3G do All IPdo ncleo

de rede em 3GPP2. Adoptou as especificaes do ncleo Release 05 IMS como uma linha de

base. Existe algumas diferenas entre as solues 3GPP2 IMS e 3GPP IMSRelease 05devido


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aos diferentes pacotes subjacentes e tecnologias de rdio. Os principais resultados relacionados

com o primeiroReleaseIMS so:

O controlo da poltica do IP entre o IMS e o subsistema de pacote de dados no so

suportados em 3GPP2.

Diferenas em solues de tarifao.

2.2.4

Arquitectura IMS

2.2.4.1

Exigncias Arquitecturais

As exigncias bsicas fixas do IMS 3GPP etapa 1 que guiam a maneira em que a sua

arquitectura foi criada e como deve evoluir no futuro pode ser encontrado em [10].

Conectividade IP

Para aceder a servios IMS um cliente tem que ter conectividade IP. Alm disso, requer-se que

se use o IPv6 [16]. Pode ser obtido da rede homeou da rede visitada.

Acesso independente

O IMS projectado para ser acesso independente de modo que os servios possam ser

fornecidos sobre qualquer rede (fixo, mvel ou sem fio) com funes PS, como por exemplo(GPRS, UMTS, WLAN, CDMA 2000, WiMAX, DSL). Velhos sistemas de telefone CS

(POTS, GSM) so suportados atravs de gateways. Interfaces abertas entre camada/plano de

servio e de controlo permitem elementos e chamadas/sesses de diferentes redes de acesso a

serem misturados.

Assegurando a qualidade do servio para servios multimdia IP

Na Internet pblica, os atrasos tendem a ser elevados e variveis. Os pacotes chegam fora de

ordem e alguns so perdidos ou descartados. Isto j no acontece com o IMS que fornece uma

boa QoS. Atravs do IMS, os UEs (User Equipments) negociam as suas capacidades e

expressam as suas exigncias de QoS durante a sesso de estabelecimento SIP ou de um

procedimento de modificao da sesso. Os UEs podem negociar parmetros tais como:


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14

Tipo de informao, sentido de trfego, taxa de bit, tamanho do pacote.

Frequncia de transporte do pacote, uso de RTP para certo tipo de informao; largura

de banda, etc.

Controlo da poltica IP para garantir o uso correcto de recursos de informao

O controlo da poltica do IP significa a capacidade de autorizar e controlar o uso do trfego de

portadora pretendida para informao em IMS, baseando-se nos parmetros de sinalizao na

sesso IMS. Isto requer a interaco entre a rede de acesso de conectividade IP e IMS. Os

meios para o estabelecer podem ser divididos em trs categorias diferentes [10, 17, 18]:

O elemento de controlo da poltica pode verificar se os valores negociados na

sinalizao do SIP so usados quando activado portadoras para trfego de informao.

O elemento de controlo de poltica pode reforar quando trfego de informao entre

pontos de extremidade da sesso SIP inicia ou termina.

O elemento de controlo de poltica pode receber notificaes quando o servio da rede

de acesso da conectividade IP modificar, suspender ou liberar as portadoras de um

utilizador associado com uma sesso.

Modelos de tarifao

Da perspectiva do operador ou do fornecedor de servio a capacidade de tarifar utilizadores

uma obrigao em toda a rede. A arquitectura do IMS permite o uso de diferentes modelos de

tarifao. Tarifa apenas o chamador ou o chamador e o chamado, baseados em recursos usados

no nvel de transporte (tarifao inteiramente no nvel de sesso do IMS). Entretanto, um

operador pode estar interessado em correlacionar a informao de tarifao gerada nos nveis

de transporte e do IMS (servio e contedo). Como sesses IMS podem incluir mltiplos

componentes de informao (por exemplo, udio e vdeo), requer-se que o IMS fornece meios

de tarifao para componentes de informao. Isto permite a possibilidade de tarifar o chamadoe de adicionar novos componentes de informao em uma sesso.


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15

Suporte para roaming

A caracterstica do roaming torna possvel usar servios mesmo que o utilizador no esteja

situado geograficamente na rea de servio da rede home. Roaming GPRS significa a

capacidade de aceder o IMS quando a rede visitada fornece o RAN e o SGSN e a rede homefornece o GGSN e o IMS. Roaming IMS refere-se a uma configurao da rede em que a rede

visitada fornece conectividade IP (por exemplo, RAN, SGSN, GGSN) e o ponto de entrada do

IMS (isto , P-CSCF) e a rede home fornecem as restantes funcionalidades do IMS. A

vantagem de roamingIMS comparado com o GPRS o melhor uso dos recursos do Plano de

Utilizador

Projecto por Camadas/Planos

O 3GPP decidiu-se usar uma arquitectura por Camadas/Planos (Figura 5) para o projecto:

Plano de Servio

Plano de Controlo

Plano de Transporte

Figura 5 Arquitectura do IMS por camadas [49]


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16

Isto significa que os servios de transporte e o de portadora esto separados da rede de

sinalizao do IMS e do servio de gesto de sesso. Servios adicionais funcionam no topo da

rede de sinalizao do IMS.

A aproximao por Camadas/Planos visa uma dependncia mnima entre Camadas/Planos efacilita a adio de novas redes de acesso ao sistema mais tarde. Quando as aplicaes so

isoladas e as funcionalidades comuns podem ser fornecidas pela rede subjacente do IMS, as

mesmas aplicaes podem funcionar com UEs usando diversos tipos de acesso.

2.2.4.2 Descrio das entidades e funcionalidades do IMS

Estas entidades so classificadas em seis categorias principais: gesto de sesso e funo de

encaminhamento (CSCFs), bases de dados (HSS, HLR), elementos de interligao (BGCF,MGCF, MGW), servios (AS - servidores de aplicao, MRFC, MRFP), entidades de suporte

(PDF) e tarifao.

P-CSCF (Proxy Call Session Control Function)

A P-CSCF o primeiro ponto de contacto para o utilizador no IMS. Todo o trfego de

sinalizao SIP de ou para UE feita via P-CSCF que se comporta como um proxy [4, 18, 19].

Significa que o P-CSCF valida o pedido, encaminha-o ao destino seleccionado, processando e

encaminhando a resposta. O P-CSCF pode comportar-se como um UA (user agent) [4, 18, 19].

Pode existir um ou mais P-CSCFs dentro da rede de um operador. As funes executadas pelo

P-CSCF so [18, 20]:

Prover o encaminhamento SIP entre os mveis SIP e a rede IMS.

Executar a poltica de controlo definida pela operadora da rede.

Coordenar com a rede de acesso, autorizando o controlo de recursos e qualidade das

chamadas/sesses. Controlar os servios oferecidos localmente pelos operadores.

Enviar informao de contabilidade ao CCF (Charging Collection Function).


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17

PDF (Policy Decision Function)

O PDF responsvel por tomar as decises de poltica baseadas em sesso e em informao

relacionada com informao obtidas do P-CSCF. Age como um ponto de deciso de poltica

para o controlo de SBLP. So identificadas as seguintes funcionalidades:

Armazenar a sesso/informao de informao.

Gerir uma autorizao que identifique o PDF e a sesso.

Fornecer uma deciso da autorizao de acordo com a sesso armazenada e

informao relacionada ao receber um pedido de autorizao da portadora de GGSN.

Revogar a deciso da autorizao em qualquer altura.

Capacidade para permitir/impedir o uso de uma portadora autorizada (por ex, PDP) ao

manter a autorizao. Informar o P-CSCF quando a portadora (por ex, contexto PDP) for perdida ou

modificada. Uma indicao da modificao dada somente quando a portadora

actualizado ou depreciado de ou para 0 kbit/s.

Passar um identificador de tarifao IMS ao GGSN e GPRS ao P-CSCF.

I - CSCF (Interrogating- Call Session Control Function)

O I-CSCF o ponto de contacto dentro da rede de um operador para todas as ligaesdestinado a um subscritor. Pode haver mltiplos I-CSCFs dentro da rede. As funes

executadas pelo I-CSCF so:

Contactar o HSS para obter o nome do S-CSCF que est servindo um utilizador.

Atribuir um S-CSCF baseado nas potencialidades recebidas pelo HSS.

Encaminhar pedidos SIP ou respostas ao S-CSCF.

Emitir informao de contabilidade relacionada ao CCF.

Fornecer uma funcionalidade chamada THIG (Topology Hiding Inter-network

Gateway) que pode ser usado para esconder a configurao, a capacidade e a

topologia da rede fora da rede de um operador.


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S-CSCF (Serving -Call Session Control Function)

O S-CSCF o crebro do IMS e est localizado na rede home. Executa sesso de controlo e

servios de registo para UEs. Quando um UE for acoplado numa sesso, o S-CSCF mantm o

estado da sesso e interage com as plataformas do servio e as funes de tarifaonecessitadas pelo operador de rede para o suporte dos servios. Pode haver mltiplos S-CSCFs,

e podem ter diferentes funcionalidades dentro da rede de um operador. As funes executadas

pelo S-CSCF so:

Segurar pedidos de registo, agindo como um registador [23]. Conhecer o endereo IP

do UE e que P-CSCF o UE est usando como ponto de entrada do IMS.

Autenticar utilizadores por meio de autenticao e de acordo com a chave do IMS

AKA. O IMS AKA consegue a autenticao entre o UE e a rede home. Descarregar informaes do utilizador e dados de servio relacionados do HSS

durante o registo ou quando permite um pedido para um utilizador no registado.

Encaminhar o trfego do mvel de destino ao P-CSCF e o trfego do mvel de origem

ao I-CSCF, ao BGCF (Breakout Gateway Control Function) ou a um AS.

Executar sesso de controlo como umproxyou como UA (User Agent) [18, 19].

Interagir com as plataformas do servio. A interaco significa a capacidade de

decidir quando um pedido ou uma resposta necessita de ser encaminhada a um

especfico AS para um futuro processamento.

Supervisionar temporizadores de registo e poder registar utilizadores quando

necessrio.

Executar a poltica de informao. O S-CSCF pode verificar o contedo do payload

do SDP e verificar se ele contm os tipos de informao ou codificadores, que no so

permitidos.

Manter temporizadores de sesso. O Release05 no fornece os meios aoproxypara

saber o estado das sesses O.Release 06 corrige esta deficincia com temporizadores

de sesso.

Emitir informao relacionada com contabilidade ao CCF para finalidades de

tarifaooff-linee ao OCS (On-line Charging system) para finalidades tarifaoon-

line.


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19

HSS (Home Subscriber Server)

o principal armazenamento de dados para todo o subscritor e dados de servio relacionados

com o IMS. Os principais dados armazenados no HSS incluem identidades do utilizador,

informao de registo, parmetros de acesso e informao do servio despoletado [21]. Contmo subconjunto (HLR/AUC), funcionalidade requerido pelo domnio PS e pelo domnio CS.

A estrutura do HSS mostrada na Figura 6. A funcionalidade do HLR requerida para

fornecer suporte s entidades do domnio PS, tais como SGSN e GGSN. Isto permite o acesso

do subscritor aos servios do domnio PS. De forma similar o HLR fornece suporte s

entidades do domnio CS, tais como servidores MSC/MSC. Isto permite o acesso do subscritor

aos servios de domnio CS e suporta roamingpara redes GSM/UMTS de domnio CS. O AUC

armazena uma chave secreta para cada subscritor mvel, que usado para gerar dadosdinmicos de segurana para cada subscritor mvel.

Figura 6 Estrutura do HSS [49]

MRFC (Multimedia Resource Function Controller)

O MRFC interpreta a sinalizao SIP recebido atravs do S-CSCF e usa instrues do

protocolo de controlo de gateway de informao MEGACO (Media Gateway Control

Protocol) para controlar o processador de funo de recurso multimdia MRFP (Multimedia

Resource Function Processor). O MRFC pode emitir a informao de contabilidade ao CCF e

ao OCS.


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20

MRFP (Multimedia Resource Function Processor)

O MRFP fornece os recursos do plano do utilizador, pedidos e instrudos pelo MRFC. Executa

as seguintes funes:

Misturar os fluxos de entrada multimdia.

Fornecer fluxos de multimdia (para anncios multimdia).

Processar fluxos de multimdia (transcodingde udio, anlise de informao).

AS (Application server)

As servidoras de aplicao (AS) no so puras entidades do IMS; so funes no topo do IMS.

Entretanto, os AS so descritos aqui como partes da funo do IMS porque so entidades que

fornecem servios de valor adicional multimdia no IMS. As funes principais do AS so:

Processar uma sesso inicial do SIP recebida do IMS.

Originar pedidos SIP

Emitir a informao de contabilidade ao CCF e ao OCS.

BGCF (Breakout Gateway Control Function)

O BGCF selecciona a rede na qual o acesso rede pblica comutada deve ocorrer. Se o BGCF

determina que o acesso vai ocorrer na mesma rede onde o BGCF est localizado, ento o

BGCF selecciona um MGCF. O MGCF ser responsvel pelo inter funcionamento com a rede

comutada. Se o ponto de acesso est em outra rede, o BGCF envia a sinalizao desta sesso a

um BGCF ou MGCF (dependendo da configurao) na outra rede. O objectivo final

minimizar o percurso da chamada/sesso [18].

MGCF (Media Gateway Control Function)

O MGCF uma gatewayque permite uma comunicao entre utilizadores do IMS e do CS.Todo o controlo da sinalizao das chamadas dos utilizadores do CS que entram destinado ao

MGCF, que executa a converso de protocolo entre o ISUP (ISDN User Part), o BICC (Bearer

IndependentCall Control), e protocolos SIP, encaminhando a sesso ao IMS. De forma similar

todas as sesses IMS originadas pelos utilizadores do CS passam pelo MGCF. O MGCF


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21

controla tambm os canais de informao na entidade associada do plano de utilizador, o IMS-

MGW (IMS Media Gateway). Em adio, o MGCF pode transmitir a informao do cliente ao

CCF (charging collection function).

MGW (Media Gateway)

O MGW fornece a ligao do plano de utilizador entre as redes CS (PSTN, GSM) e o IMS.

Termina a portadora de canal da rede CS e fluxos de informao da rede backbone (por

exemplo, fluxo RTP em uma rede IP ou em ligaes AAL2/ATM no backbone do ATM);

executa a converso entre estas terminaes e faz a codificao e processamento de sinal para o

plano de utilizador quando necessitado. Em adio, o IMS-MGW pode fornecer tons e

anncios aos utilizadores do CS. O IMS-MGW controlado pelo MGCF.

SGSN (Serving GPRS Support Node)

responsvel por executar ambas as funes de controlo e de superviso do trfego no

domnio PS. A parte de controlo contm duas funes principais: gesto da mobilidade e gesto

da sesso. A gesto da mobilidade ocupa da posio e do estado do UE e autentica tanto o

subscritor como o UE. A parte de controlo da gesto de sesso cuida do controlo da admisso

da ligao e de todas as mudanas nas ligaes de dados existentes. Supervisiona tambm os

servios e recursos da rede 3G. Age como um gateway para encaminhamento dos dados doutilizador e certifica tambm que as ligaes recebam o QoS apropriado. Gera a informao de

tarifao.

GGSN (Gateway GPRS Support Node)

O GGSN possibilita a interaco com as redes de pacote de dados externas. A sua funo

principal ligar a UE s redes de dados externas, onde residem as aplicaes e servios

baseados em IP. A rede de dados externa pode ser o IMS ou aInternet. Distribui os pacotes IP

que contm a sinalizao SIP da UE ao P-CSCF e vice-versa. Cuida do encaminhamento de

pacotes IP de informao IMS para a rede de destino. Na maioria dos casos o IMS tem o seu

prprio ponto de acesso. Quando a UE activar uma portadora (contexto PDP) para um ponto de

acesso (IMS), o GGSN atribuium endereo IP dinmico UE que usado no registo do IMS,

quando a UE iniciar uma sesso como um endereo de contacto da UE.


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Captulo 3 MBMS (Multimedia Broadcast Multicast Service)

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3

MBMS (Multimedia Broadcast Multicast Service)

3.1 Introduo

Os avanos tecnolgicos nas reas de multimdia informtica, televiso digital e na Internet,

conduz-nos a uma tendncia para a convergncia a vrios nveis, no sector dastelecomunicaes (infra-estruturas e terminais, servios e mercados). No entanto e face ao

desenvolvimento tecnolgico j existente, no se espera que se observe uma revoluo na

forma de fazer telecomunicaes, mas antes uma evoluo na consolidao e

complementaridade de novas tcnicas e tecnologias com as existentes. As redes mveis,

nomeadamente a rede UMTS, mostram que o sentido da evoluo dever passar pela utilizao

do IP (Internet Protocol) como tecnologia de transporte.

3.2

Formas de distribuio / Soluo MBMS

Uma das preocupaes da comunidade de investigao do UMTS, ao longo dos anos,

procurar alternativas para o esquema de distribuio de informao na rede actualmente

suportado, o Unicast (Figura 7), ineficiente e ineficaz para as exigncias dos potenciais

servios a serem introduzidos, conduzindo a um desperdcio da capacidade e

consequentemente, a um aumento dos custos. Uma das abordagens utilizadas para aumentar a

capacidade a reduo do nmero de pacotes transmitidos ao longo da rede de acesso rdio.

Surgem assim dois novos conceitos associados a esta abordagem, o Broadcaste o Multicast,

isto , o envio da mesma informao para todos ou para certos grupos de utilizadores em redes

mveis terrestres.

Figura 7 DistribuioUnicast [53]


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Actualmente, os dois servios que fazem uso desta abordagem encontram-se definidos pelo

3GPP para a rede UMTS, nomeadamente o CBS (Cell Broadcast Service Figura 8) e o IP

Multicast (Figura 9). Apesar, destes servios introduzirem os modos Broadcast e Multicast,

ambos possuem limitaes. O primeiro permite apenas o envio de pequenas mensagens com

baixa largura de banda e sem qualquer qualidade de servio (QoS). Por outro lado, o servio IPMulticastno oferece qualquer vantagem em termos de optimizao da utilizao dos recursos

de rdio.

Figura 8 Diagrama do servio CBS

Figura 9 IPMulticast [52]


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Tendo em conta estas limitaes, o 3GPP definiu um novo servio (Figuras 10 e 11) designado

por MBMS (Multimedia Broadcast Multicast Service) de maneira a optimizar a utilizao de

recursos de rdio e simultaneamente reutilizar as funcionalidades existentes na arquitectura

UMTS. O servio MBMS definido pelo 3GPP permite ultrapassar as limitaes existentes

actualmente, na medida que oferece uma maneira eficiente de transmitir a mesma informaode um remetente para vrios destinatrios atravs de um nico canal, mas por outro lado o

MBMS tem problemas significativos de potncia de transmisso. necessria uma potncia de

transmisso significativa para oferecer o servio MBMS com uma qualidade aceitvel para

todos os UEs numa determinada rea [22]. Isto significa que para um sistema limitado pela

interferncia como o UMTS, a reduo da interferncia o principal responsvel pelo aumento

da eficincia espectral e consequentemente da capacidade do sistema.

Figura 10 Diagrama de soluo MBMS paraMulticasting[53]

Figura 11 Multicastingcom MBMS [52]


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3.3 MBMS no contexto do 3GPP

Com a introduo da informao multimdia (ex, texto, udio, vdeo ou imagens fixas) na rede,

verificou-se um aumento da variedade de servios, em particular os servios de notcias e

entretenimento. Simultaneamente tm-se assistido migrao dos Servios designados Pull,

onde os utilizadores escolhem e fazem o downloadde informao (utilizados naInternet) para

os ServiosPush, onde os utilizadores so informados de actualizaes, mudanas de servios

e notcias. Esta migrao deveu-se essencialmente ineficcia dos equipamentos mveis

existentes e banda estreita. O facto de estes servios serem essencialmente distribudos para

um grande nmero de pessoas e a elevada largura de banda exigida por estes, implica algumas

limitaes, especialmente ao nvel dos recursos rdio, na rede actualmente definida [25].

Alm dos aspectos referenciados, j um facto que os servios de transmisso digital DVB(Digital Video Broadcasting), mais propriamente o DVB-H(Digital Video Broadcasting to a

Handheld) esto bem definidos e em vias de serem disponibilizados em Portugal. Por esses

motivos e com o intuito de tornar o UMTS verdadeiramente complementar ao DVB-H, a

comunidade do UMTS tem procurado ao longo dos anos alternativas para o esquema de

distribuio de informao na rede actualmente suportando Unicast de forma a aumentar a

capacidade da rede UMTS e a melhorar a eficincia dos recursos rdio.

Assim, o 3GPP definiu um novo servio o MBMS com dois novos esquemas de distribuio

de informao. Segundo o 3GPP Release06, o MBMS um servio unidireccional em que a

informao transmitida de uma entidade para mltiplos destinatrios. Assim, a informao

apenas enviada uma nica vez, ao contrrio do que acontecia no servio IP Multicast. Por

exemplo, o SGSN ir enviar a informao apenas uma vez para o RNC ao invs do nmero de

NodesB e UEs que pretendam receber a informao. Isto permite uma distribuio eficiente da

mesma informao para mltiplos destinatrios, ao contrrio das ligaes p-t-p (ponto-a-

ponto), onde cada terminal recebe a informao em sesses p-t-p separadas, utilizando a sua

prpria frequncia e timeslot, como era feito no tradicional GPRS.

O MBMS transparente para os utilizadores (eles recebem a mesma informao tal como as

ligaes p-t-p), mas economiza recursos da rede no operador mvel: optimizao da interface

rdio. Espera-se que este servio seja muito usado nas redes celulares e portanto necessrio


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que as redes PLMN tenham capacidade de suport-los eficientemente. Para se perceber como

que o MBMS funciona so descritos a seguir os modos de operao possveis no MBMS.

3.3.1 Modos de operao do MBMS

Uma das abordagens utilizadas para aumentar a capacidade e permitir uma eficientedistribuio da informao a reduo do nmero de pacotes transmitidos ao longo da rede.

Utilizando esta abordagem de forma a ultrapassar ou minimizar as questes acima referidas, o

3GPP definiu dois modos de operao no servio MBMS, apresentados a seguir.

3.3.1.1 ModoBroadcast

O modoBroadcast(Figura 12): pode ser visto como uma transmisso unidireccional com uma

distribuio um-para-muitos da informao multimdia (ex, texto, udio, Imagem, vdeo) deuma entidade para todos os utilizadores numa rea de servio Broadcast. Um exemplo de um

servio que usa este modo a transmisso de anncios de publicidade. neste momento, o

mtodo mais eficiente, econmico e popular de transmisso de informao para grandes massas

noutras redes, tais como a televiso, a rdio e os jornais [12, 26]. Tem apenas um modo de

transmisso designado por transmisso p-t-m, uma vez que a informao enviada de uma

entidade para todos os utilizadores. A Figura 12 ilustra como a rede pode ser configurada para

transmitir uma variedade de servios de elevada largura de banda a todos utilizadores dentro de

uma rea de servioBroadcast.

Figura 12 ModoBroadcast


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3.3.1.2

ModoMulticast

Trata-se de uma transmisso unidireccional com distribuio p-t-m da informao multimdia

de uma entidade para um grupo Multicast numa rea de servio Multicast. O Multicast

baseado nos princpios do Broadcast,no entanto necessrio uma subscrio ao servio para

aced-lo, por isso a distribuio de informao controlada. Um exemplo de um servio que

usa este modo o servio que permite visualizar os golos de um jogo de futebol, sendo

necessria a subscrio do utilizador para aceder ao servio [12, 26].

O modo Multicast usa dois modos de transmisso, p-t-m e p-t-p, consoante o nmero de

subscritores do servio. O modo de transmisso p-t-p usado apenas quando existe um nmero

reduzido de subscritores para um dado servio, uma vez que permite o uso de controlo de

potncia e retransmisses selectivas, sendo mais adequado em termos de eficincia dos

recursos rdio.

A Figura 13 ilustra um exemplo de como a rede pode ser configurada para transmitir uma

variedade de servios de elevada largura de banda aos utilizadores que tenham previamente

subscrito os servios dentro de uma rea de servioMulticast.

Figura 13 ModoMulticast


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A introduo doMulticastno UMTS ir trazer algumas vantagens, das quais se destacam:

Maior eficincia, na medida que controla o trfego de rede e reduz a carga dos servidores

ao utilizar uma nica transmisso, em vez de mltiplas transmisses de informao.

Desempenho optimizado, uma vez que elimina trfego redundante. Economia da capacidade e dos recursos rdio na interface rdio e na rede.

Aplicaes distribudas, tornando as aplicaes multiponto possveis.

Envio da mesma informao simultaneamente para um grande nmero de utilizadores

pertencentes ao mesmo grupo.

Introduo de novos servios do tipopush.

3.3.2

Fases do servio MBMS

Para uma correcta compreenso do modo de funcionamento do servio MBMS, nos modos

Broadcastou Multicast, so apresentadas e descritas as diversas fases necessrias para receber

a informao MBMS. A Figura 14 ilustra as vrias fases de um servio MBMS. Como o

servio MBMS no modoMulticastprecisa previamente da subscrio do utilizador para aceder

ao servio, existem algumas diferenas entre os dois modos de operao.

A cor castanha encontram-se as fases iguais em ambos os modos de um servio MBMS, e a cor

azul as fases exclusivamente do modo Multicast. De seguida so descritas as fases do ServioMBMS [26, 27]:

Subscrio Nesta fase a ligao entre o utilizador e o fornecedor dos contedos

estabelecida, o que permite ao utilizador receber o servio. A informao da subscrio

armazenada na rede do operador. Esta fase apenas necessria para o modoMulticast.

Anncio do Servio iniciado pelo fornecedor dos contedos e permite informar os

UEs (quer sejam ou no assinantes do servio MBMS) dos servios disponibilizados pelo

fornecedor. Existem vrias alternativas para efectuar o anncio do servio, tais como o

CBS, o SMS (Short Message Service), Web URL (Uniform Resource Locator), entre

outros.

Joining (Activao do servio MBMS) o processo pelo qual o utilizador se torna

membro do grupo Multicast, isto , o utilizador d o seu consentimento rede para


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receber informao de um servio especfico. Esta fase pode ocorrer depois da fase Incio

da Sesso e apenas necessria no modoMulticast.

Incio da Sesso Estabelece os recursos rdio para a transferncia da informao

MBMS na rea Multicast/Broadcast. Esta fase ocorre independentemente da fase

activao/joiningde um servio pelo utilizador. Notificao do MBMS Informa os UEs da proximidade da transferncia da informao

Multicast/Broadcast. Esta fase comea depois da fase Incio de Sesso.

Transferncia da Informao a fase onde a informao MBMS transferida para os

UEs. Os requisitos relativos mobilidade so explorados nesta fase.

Trmino da Sesso Liberta os recursos rdio quando no existe mais informao

MBMS para ser transferida.

Leaving(Desactivao do servio MBMS) o processo pelo qual o assinante deixa deser membro do grupo Multicast, isto , o utilizador no quer continuar a receber

informao de um servio MBMS especfico. Esta fase apenas necessria para o modo

Multicast.

(a)Broadcast

(b)Multicast

Figura 14 Fases do Servio MBMS [31, 53]


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importante referir que as fases subscrio, Joining e Leaving so desempenhadas pelos

utilizadores, enquanto as outras fases so desempenhadas para um servio para todos os

utilizadores.

3.3.3

Arquitectura do MBMS e sua implementao3.3.3.1 Arquitectura do MBMS

Para perceber correctamente o servio MBMS necessrio conhecer as diferentes entidades

que fazem parte da arquitectura do MBMS. A Figura 15 ilustra quais as entidades afectadas

pela introduo do MBMS na arquitectura da rede UMTS Release 06. tambm realado o

novo n, o BM-SC, que a entidade responsvel pelo fornecimento e entrega dos servios

multimdia no MBMS. A interface Gp refere-se apenas ao caso onde o SGSN e o GGSN se

encontrem em diferentes ncleos da rede.

Figura 15 Arquitectura MBMS [50]

No MBMS, o BM-SC pode funcionar como a fonte dos servios multimdia a serem

transmitidos aos utilizadores, no entanto a arquitectura permite tanto fontes de servios

Multicast/Broadcast internas como externas. Fontes internas podem injectar directamente os

seus dados no GGSN atravs da interface Gi. As fontes externas so ligadas ao GGSN atravs


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da BG (Border Gateway) que controla o fornecimento dos dados vindos de redes externas [46].

Os dados MBMS podem estar localizados no BM-SC ou numa fonte separada. Nesta

arquitectura o SGSN executa funes de controlo para utilizadores individuais e une todos os

utilizadores do mesmo servio num mesmo servio MBMS. Vai existir apenas um tnel GTP

(GPRStunnel) destinado a cada servio MBMS entre o SGSN e GGSN. O GGSN termina essetnel GTP e liga-os via IP Multicast fonte de servios Multicast/Broadcast. Existe outra

alternativa para entrega de dados MBMS, isto , se os SGSN tambm reconhecerem IP

Multicast ento o GGSN pode transmitir os dados MBMS usando um endereo IP Multicast

especial (apenas para a rede UMTS) e todos os SGSN que necessitam de receber esses dados

podem subscrever este endereo IPMulticast.

Algumas alteraes so necessrias nos procedimentos de sinalizao e estabelecimento de

ligaes entre o terminal mvel e o RNC de modo a activar os servios MBMS. Por exemplo, o

terminal tem que se registar no RNC para receber o servio MBMS e o RNC necessita de se

registar no SGSN se ainda no possuir os dados MBMS que o utilizador esteja interessado.

Quando o terminal transita de uma estao de base para outra, os esquemas de gesto de

mobilidade tm que ser melhorados para garantir que a recepo dos dados MBMS no seja

interrompida [47]. As especificaes 3GPP em [27], [31] descrevem algumas das

funcionalidades necessrias aos vrios elementos da rede para o suporte do MBMS.

Descrio das entidades existentes e da nova entidade adicionada

De seguida sero descritas as alteraes sofridas, bem como as principais funes introduzidas

pelas entidades existentes, nomeadamente a UE, a UTRAN/GERAN, o SGSN e o GGSN, de

modo a permitir a introduo do MBMS [26, 27]:

UE

At agora os desafios enfrentados pela UE esto relacionados com a adeso a um servio

MBMS. A adeso um procedimento de sinalizao entre a UE e a rede, onde se pretende que

as alteraes na sinalizao entre a UE e a rede ncleo sejam mnimas. Idealmente pretende-se

que estas alteraes sejam ao nvel do software ao invs do hardware. Para alm disso,

dependendo das capacidades do terminal, o UE deve ser capaz de receber e armazenar a

informao MBMS, podendo tambm suportar funes de segurana apropriadas para o

MBMS.


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UTRAN/GERAN

A UTRAN/GERAN responsvel pelo envio eficiente da informao MBMS para uma dada rea

de servio Broadcast e Multicast. Portanto, para evitar a perda de informao leva a que seja

necessrio requerer mecanismos na UTRAN/GERAN como por exemplo, a estimao do nmero

de UEs dentro da clula antes e durante uma transmisso MBMS para escolher a portadora de

rdio apropriada. Para alm disso, as transmisses MBMS podem ser iniciadas e terminadas

intermitentemente e por isso a UTRAN/GERAN deve suportar a iniciao e a terminao da

transmisso MBMS da rede ncleo.

A mobilidade dos UEs pode levar perda de informao e por isso as aplicaes MBMS devem

ser capazes de lidar com essa potencial perda de informao. Assim, a UTRAN/GERAN deve

suportar a mobilidade intra RNC/BSC e inter RNC/BSC entre os UEs que recebem o servioMBMS. Para finalizar, a UTRAN/GERAN deve ser capaz d

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Integração do MBMS no IMS