NGN GSI

© Antônio M. Alberti – 2008

NGN-GSI

Next Generation Networks – Global Standardization Initiative

Prof. Antônio M. [email protected]


Arquitetura ITU-T NGN GSI Introdução Definição e Características Separação entre Serviços e Transporte Modelo de Referência Básico Modelo Funcional Geral Arquitetura Funcional Arquitetura Funcional Generalizada Pré-Requisitos de Serviços e Capacidades Qualidade de Serviço

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Introdução O ITU-T começou a preparar o caminho para a padronização da

NGN através do Projeto GII (Global Information Infrastructure).

Este projeto começou em 1995, e já produziu um grande número de Recomendações da chamada Série Y.

No intuito de padronizar a NGN, O ITU-T decidiu iniciar um processo de padronização no âmbito do Grupo de Estudos 13.

O ITU-T quer que as NGNs sejam vistas como uma realização concreta dos conceitos do GII.

Portanto, para o ITU-T a NGN é a plataforma oficial de convergência de redes.

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Introdução Durante o ano de 2003, o Grupo de Estudos 13 produziu

algumas Recomendações iniciais sobre NGN.

Entretanto, em Maio de 2005 os trabalhos em NGN no ITU-T passaram a ser desenvolvido por um novo grupo chamado FG NGN (Focus Group NGN).

Este trabalho continua

sobre o guarda-chuva

da iniciativa NGN-GSI

(NGN – Global

Standardization

Initiative).

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Introdução

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N Fonte: ITU-T NGN Presentation Slides


Definição e Características De acordo com a Recomendação Y.2001:

Fonte: MORITA

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Definição e Características A principal característica da ITU-T NGN é a separação de

serviços de transporte, permitindo serem oferecidos separadamente e desenvolvidos independentemente, como descrito na Y.2001.

Um segundo foco é a relação da NGN com as Recomendações G.805 (Generic Functional Architecture of Transport), G.809 (Functional Architecture of Connectionless Layer Networks) e Y.110 (Global Information Infrastructure Principles and Framework Architecture).

Fonte: HEINISCH

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Definição e Características As funções de transporte são realizadas por redes de

comutação de pacotes IP.

O protocolo SIP deve ser usado no controle de sessões.

A separação entre serviços e transporte é representada por dois blocos distintos ou estratos de funcionalidade.

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Separação entre Serviços e Transporte As funções de transporte residem no Estrato de Transporte

e as funções relacionadas a aplicações residem no Estrato Serviço.

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Separação entre Serviços e Transporte O estrato de serviço pode envolver um conjunto complexo

de plataformas de serviços distribuídas geograficamente ou em um caso simples, funções de serviço em dois sites de usuários finais.

Há um conjunto de funções de aplicações relacionadas aos serviços a serem invocados.

Neste estrato de serviços pode estar, por exemplo, serviços de voz, serviços de dados, ou serviços de vídeo, ou alguma combinação destes (serviços multimídia).

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Fonte: HEINISCH


Separação entre Serviços e Transporte Cada estrato compreende uma ou mais camadas, onde

cada camada é conceitualmente composta de um Plano de Usuário, um Plano de Controle, e um Plano de Gerência.

Cada estrato é possui funções de transferência de dados, funções de controle de operação das entidades envolvidas na transferência, e funções para gerenciar as entidades dentro do estrato.

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Fonte: HEINISCH


Separação entre Serviços e Transporte No contexto de gerenciamento NGN e controle NGN, é

importante considerar e definir: Plano de Gerência NGN como a união do plano de gerência

do estrato de serviço com o plano de gerência do estrato de transporte;

Plano de Controle NGN como a união do plano de controle do estrato de serviço com o plano de controle do estrato de transporte.

Desde que essa união aceita sobreposição, as definições cobrem funções comuns de controle e/ou gerência.

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Fonte: HEINISCH


Modelo de Referência Básico Qual a relação entre o Modelo de Referência Básico OSI

(Recomendação X.200) e a NGN? Arquiteturas NGN requerem flexibilidade, que na época da

X.200, não se tinha necessidade.

A Y.2011 identifica algumas áreas da X.200 que são restritivas demais e/ou insuficientes para acomodar tecnologia recente, emergente e futura.

A Y.2011 apresenta uma lista detalhada de itens mantidos da X.200 que se aplicam a NGN e uma lista de itens da X.200 que não se aplicam a NGN.

Fonte: ITU-T Y.2011 e HEINISCH

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Modelo Funcional Geral

Fonte: ITU-T Y.2011

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Modelo Funcional Geral Os serviços e funções estão inter-relacionados, uma vez

que as funções são usadas para construir serviços.

Entretanto, não existe uma relação direta de um para um, entre serviços e funções.

Esta é uma das razões do porque elas devem permanecer separadas.

Uma mesma função, como por exemplo autenticação de usuários, pode ser usada para ofertar serviços diferentes.

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Modelo Funcional Geral A Recomendação Y.110 mostra várias funções relativas

aos seguintes serviços: Infra-estruturais e de aplicativos; De middleware; De baseware, incluindo serviços de telecomunicações; De recursos, tais como componentes de serviços de

armazenamento e processamento;

É conveniente juntar estas funções em dois grupos distintos, ou planos, um que compreende todas as funções de controle e outro que compreende todas as funções de gerência.

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Modelo Funcional Geral O agrupamento de funções do mesmo tipo permite o inter-

relacionamento funcional dentro de um dado grupo e entre os dois grupos.

Os recursos fornecem componentes físicos e lógicos que são usados para prover serviços e redes.

As funções de gerência interagem com os recursos e são usadas para construir serviços.

Enquanto a gerência do plano de transporte é bem entendida, a gerência do plano de serviços está prevista para estudos futuros.

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Modelo Funcional Geral O suporte de serviços multimídia e outros tipos de

serviços, bem como da mobilidade generalizada requer funções de controle muito bem projetadas, uma vez que os serviços dependem de alocações cuidadosas de recursos através destas funções ou de funções de gerenciamento.

Um estudo completo da invocação de serviço por um usuário final é um aspecto chave no projeto da arquitetura de NGN.

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Modelo Funcional Geral As funções de controle envolvidas no processo de

invocação podem ser classificadas em dois conjuntos gerais: Funções Relacionadas ao Controle de Serviços

Autenticação de Usuário, Identificação de Usuário, Controle de Admissão de Serviço, Controle de Servidor de Aplicação.

Funções Relacionadas ao Controle de Redes de Transporte Controle de Admissão de Rede, Controle de Recurso, Privacidade da

Rede, Provisão Dinâmica de Conectividade.

As Funções de Transferência devem ser mantidas separadas das funções de controle e gerência correspondentes.

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Arquitetura Funcional

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Fonte: ITU-T NGN FG Proceedings.

Visão 1


Arquitetura Funcional As interfaces UNI/NNI/ANI devem ser entendidas como

pontos de referência gerais NGN, podendo ser mapeadas para interfaces físicas dependendo das tecnologias utilizadas na implementação.

As Funções de Transporte fornecem conectividade para todos os componentes e funções fisicamente separadas na NGN. Ou seja, transferência de mídia, bem como transferência de informações de controle e gerência.

As Funções de Transporte são divididas em quatro tipos: Funções de Acesso à Rede, Funções de Borda, Funções de Núcleo e Funções de Gateway.

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Arquitetura Funcional As Funções de Acesso à Rede preocupam-se com o

acesso dos usuários à rede, bem como com a agregação de tráfego, controle de QoS, gerenciamento de buffer, armazenamento, escalonamento, filtragem de pacotes, classificação de tráfego, marcação, policiamento e formatação.

As Funções de Borda são usadas para o processamento de tráfego agregado vindo de diferentes redes de acesso, e incluem funções relativas ao controle de QoS e controle de tráfego. Também podem ser usadas entre redes de núcleo.

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Arquitetura Funcional As Funções de Núcleo são responsáveis por assegurar o

transporte de longa distância, oferecendo os meios para diferenciar a qualidade do transporte oferecido.

Estas funções fornecem mecanismos de QoS que lidam diretamente com o tráfego do usuários, incluindo gerenciamento de buffer, armazenamento, escalonamento, filtragem de pacotes, classificação de tráfego, marcação, policiamento, formatação, controle de portas e firewall.

As Funções de Gateway permitem a interconexão com funções de usuário final e de outras redes, incluindo outros tipos de NGNs, PSTN/ISDN, Internet Pública, etc.

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Arquitetura Funcional São controladas diretamente pelas Funções de Controle

de Serviço.

As Funções de Controle de Transporte dividem-se em Funções de Controle de Recursos e Admissão (RACFs – Resource and Admission Control Functions) e Funções de Controle de Ligação à Rede (NACFs – Network Attachment Control Functions).

As RACFs fornecem controle de QoS (incluindo reserva de recursos, controle de admissão e controle de portas), Funções de Controle de Translação de Endereço de Porta (NAPT – Network Address and Port Translation) e Funções de Controle de Firewall (FW).

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Arquitetura Funcional O controle de admissão envolve a verificação de

autorização baseada no perfil do usuário, SLA, regras especificas do operador, prioridade de serviço e disponibilidade de recursos nas redes de núcleo e acesso.

A RACF atua como um arbitro na negociação e alocação de recursos entre as Funções de Controle de Serviço e Funções de Transporte.

Ela interage com estas funções dando o suporte necessário às aplicações baseadas em sessões (SIP) e às aplicações que não são baseadas em sessões que necessitem de controle de recursos de transmissão, tais como controle de QoS e controle NAPT/FW.

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Arquitetura Funcional A RACF interage com as Funções de Transporte visando

controlar uma ou mais das seguintes funções de transporte: filtragem de pacotes, classificação de tráfego, marcação, policiamento, gerenciamento de prioridade, reserva e alocação de banda, endereços de rede, translação de portas, e firewall.

Ela ainda interage com a NACF para verificar perfis de usuários e SLAs.

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Arquitetura Funcional A NACF fornece registro no nível de acesso à rede e

inicialização das funções dos usuários finais necessárias para acessar a NGN.

As NACFs fornecem autenticação e identificação no nível de rede, gerenciamento do espaço de endereços IP nas redes de acesso, e autenticação de sessões de acesso.

Elas também anunciam para os usuários finais os pontos de contato de Serviços e Aplicações NGN.

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Arquitetura Funcional Além destas funções as NACFs também fornecem:

Provisionamento dinâmico de endereços IP e de outros parâmetros de configuração de equipamentos de rede.

Autenticação na camada IP e outras camadas.

Autorização e configuração do acesso à rede, baseada nos perfis dos usuários.

Gerenciamento de localização na camada IP.

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Arquitetura Funcional Os Perfis de Usuário de Transporte (Transport User

Profiles) formam um banco de dados funcional que representa um combinação de informações dos usuários e outros dados de controle em uma única função de perfil de usuário no Estrato de Transporte.

O banco de dados funcional é especificado e implementado com um conjunto de bancos de dados cooperativos com funcionalidades residindo em qualquer parte da NGN.

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Arquitetura Funcional O Estrato de Serviço é composto de Funções de Controle

de Serviço (SCF – Service Control Function), Funções de Suporte à Aplicações e Serviços e Perfis de Usuário de Serviço.

As Funções de Controle de Serviço incluem controle de serviços baseados em sessão (session based services) e de serviços não baseados em sessão (non-session based services), registro, autorização e autenticação no nível de serviço.

As Funções de Suporte à Aplicações e Serviços incluem funções como gateway, registro, autenticação e autorização, só que no nível de aplicações.

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Arquitetura Funcional Elas são disponibilizadas à aplicações de terceiros e

funcionam em conjunto com as Funções de Controle de Serviços para fornecer serviços de valor agregado sob demanda para usuários finais e provedores de aplicações terceirizados.

Na UNI, elas fornecem pontos de referência para as funções de usuário final, enquanto na ANI elas fornecem pontos de referência para aplicações de terceiros.

Os Perfis de Usuário de Serviço funcionam da mesma forma que no Estrato de Transporte.

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Arquitetura Funcional

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Fonte: ITU-T NGN FG Proceedings. Página 220.

Visão 2


Arquitetura Funcional Generalizada

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N Visão 3


Arquitetura Funcional Generalizada Entidades Funcionais de Suporte à Aplicações e Serviços

(1) Fornecem controle para acesso aos serviços através da

interação com as entidades funcionais S-1, S-15 ou diretamente com os usuários finais.

Podem residir ou na rede final dos usuários ou em redes de terceiros.

Podem possuir as seguintes Entidades Funcionais: A-1: Application Server FE (AS-FE) – Suporta funções genéricas de

servidores de aplicações, incluindo: • SIP application server,

• Open Service Architecture (OSA) application server,

• OMA Service Environment (OSE) service enabler.

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(1) A-2: Intelligent Network Application Server FE (IN-AS-FE) – Fornece

programas que permitem suportar serviços de Redes de Inteligentes.

A-3: Application Gateway FE (APL-GW-FE) – Funciona como uma entidade de interconexão entre provedores de aplicações de terceiros e a entidade S-1.

A-4: Application Service Coordination Manager FE (APL-SCM-FE) –Gerencia a interação entre múltiplos servidores de aplicações.

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Arquitetura Funcional Generalizada Entidades Funcionais de Controle de Serviço (2)

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Arquitetura Funcional Generalizada Entidades Funcionais de Controle de Transporte (3)

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Arquitetura Funcional Generalizada Entidades Funcionais de Transporte (4)

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Pré-Requisitos de Serviços e Capacidades De acordo com Carugi, do FGNGN, o objetivo é criar uma

arquitetura avançada de serviços onde: Um conjunto amplo de serviços possa ser disponibilizado

sobre uma rede unificada IP.

Os serviços são desacoplados da rede de transporte, formando o chamado Service Stratum.

A porção de transporte da rede (Transport Stratum) deve suportar uma vasta gama de rede de acesso, fixa e móveis.

Os serviços não estão limitados aos atuais serviços.

Os serviços devem atravessar vários provedores de rede.

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Pré-Requisitos de Serviços e Capacidades O ambiente de desenvolvimento de serviços deverá ser

aberto, permitindo a definição de uma estrutura flexível para a implementação de serviços de valor agregado via capacidades.

As capacidades são acessadas através Standard Application Interfaces.

Aplicações de terceiro são acessadas via Application Network Interfaces.

O trabalho do FGNGN está sendo alinhado com o trabalho do ESTI TISPAN (European Telecommunications Standards Institute – Telecoms & Internet converged Services & Protocols for Advanced Networks).

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Pré-Requisitos de Serviços e Capacidades As seguintes classes de ambientes de serviços de valor

agregado estão sendo consideradas na Release 1 da FGNGN: Ambiente de Serviços Baseado em Redes Inteligentes:

INAP – Intelligent Network Application Part CAMEL – Customized Applications for Mobile networks Enhanced

Logic

Ambiente de Serviços Baseado em IMS.

Ambiente de Serviços Aberto: OSA/Parlay – Open Services Architecture Parlay Parlay X OMA – Open Mobile Alliance

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Pré-Requisitos de Serviços e Capacidades A Release 1 da FGNGN deverá suportar ainda:

Emulação PSTN/ISDN Do ponto de vista do usuário final, a FGNGN se parece como uma rede

PSTN/ISDN convencional. Os terminais legados poderão continuar utilizando os serviços

existentes via NGN. Estão sendo cogitadas duas soluções de emulação: Baseada em

Agente de Chamadas e Baseada em IMS.

Simulação PSTN/ISDN Os terminais NGN poderão utilizar funcionalidades das redes legadas.

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Pré-Requisitos de Serviços e Capacidades

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Fonte: CARUGI.


Pré-Requisitos de Serviços e Capacidades Mas o que é uma Capacidade de Serviço (Service

Capability)? É um grupo de funções ou operações reusáveis em tempo

de execução por mais de um serviço. É um bloco básico de construção de serviços reutilizável. Várias funções podem ser interconectadas para gerenciar

em executar serviços.

As capacidades podem ser usadas em: Serviços dentro da rede do provedor via SIP, por exemplo. Serviços fora da rede do provedor via Parlay ou Web

Services, por exemplo.

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A idéia é modularizar as funções de rede.


Pré-Requisitos de Serviços e Capacidades Capacidades necessárias para alguns serviços.

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Fonte: CARUGI.


Qualidade de Serviço Idéia Básica

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Fonte: CHOI.


Qualidade de Serviço Os principais documentos produzidos foram:

IP QoS Signaling Requirements (TRQ.IP QoS.SIG.CS1) Define sinalização de parâmetros. Utiliza padrão Y.1541, que define classes de QoS. Define níveis de confiabilidade e prioridade. Mapeamento DSCP. Suporte a capacidades de troca Request-offer-answer. Inclui controle de fluxo para requisições de QoS e resolução de

contenções durante alocação de recursos. Define pré-requisitos de desempenho para requisições de QoS.

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Qualidade de Serviço

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Fonte: CHOI.

Inter-Domain Performance Measurement and Management (TR-pmm)

Define os atributos a serem medidos. Define como os atributos serão medidos. A

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Inter-Domain Performance Measurement and Management O desempenho da rede será monitorado através de probes ativas.

As probes serão inseridas na rede em um determinado dispositivo e retiradas da rede por dispositivos extratores, que retornarão ao dispositivo injetor as informações de desempenho medidas.

As probes serão:• Baseadas em UDP.

• Utilizáveis para medir o desempenho em termos de atraso e perdas em ambas as direções.

• Marcadas com o classe Diff-Serv adequada.

• Transmitidas em intervalos de tempo aleatórios exponenciais.

• Poderão utilizar labels MPLS caso esta tecnologia esteja sendo usada na rede.

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Fonte: CHOI.

RACF – Resource and Admission Control Functions (TR-pmm)

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Função de Decisão de Policiamento (PDF – Policy Decision Function)

É responsável pela decisão final sobre uma requisição de recursos de QoS em termos de recursos de rede e de controle de admissão.

A decisão é baseada em regras de policiamento do provedor, informações sobre o serviço e disponibilidade de recursos.

Ela controla os portões (gates ou filtros de pacotes) nos limites da rede no nível de fluxo de mídia.

É transparente a tecnologia de transporte e independente das Funções de Controle de Serviço.

As regras de policiamento são service-based.

Um PDF pode servir para vários sistemas e provedores de serviços.

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Função de Controle de Recurso de Transmissão (TRCF – Transport Resource Control Function)

É uma entidade funcional que executa a verificação de disponibilidade de recursos para uma requisição de recurso de QoS dentro de um segmento de rede simples.

A verificação é feita baseada na topologia da rede, utilização dos recursos da rede e disponibilidade de recursos nos elementos de rede.

Ela controla os recursos de transporte no nível agregado e por elemento de rede.

É independente do serviço mas dependente da tecnologia de transporte utilizada.

As regras de policiamento usadas são especificas para cada tecnologia de transporte.

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A PDF consulta as TRCFs das redes de acesso e de núcleo envolvidas em uma determinada transmissão, a fim de verificar se existem recursos disponíveis ao longo do caminho fim a fim de um determinado fluxo de mídia.

O ponto de referência Rp é utilizado para estender a verificação de disponibilidade de fora a fora na rede, consultando diversas instâncias de TRCFs.

Múltiplas instâncias de PDFs podem ser interconectadas através dos pontos de referência Rd.

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Sumário das Funções Desempenhadas pela RACF (1)

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Sumário das Funções Desempenhadas pela RACF (2)

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Exemplo de Cenário de Aplicabilidade

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Fonte: CHOI.



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Exemplo de Procedimento de Reserva de Recurso

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Uma requisição de reserva de recursos é tipicamente capturada a partir de um evento de estabelecimento de serviço ou uma ação interna da SCF.


Referências Bibliográficas SOUSA, Wglastonio, “Abordagem sobre os Conceitos

Básicos, Arquitetura e Funcionamento do Protocolo H.248/MEGACO”, Monografia de Especialização, Inatel, 2005.

TAYLOR, Tom, “Megaco/H.248: A New Standard for Media Gateway Control”, IEEE Communications Magazine, October 2000.

CARUGI, Marco, “Service Requirements and Capabilities of NGN”, ITU-T Workshop on NGN, Hanoi, Vietnam, 15-16 May 2006.

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Referências Bibliográficas CHOI, Taesang, “Quality of Service in NGN”, ITU-T

Workshop on Next Generation Networks, May 2006.

KOLEYNI, Ghassem, “PSTN/ISDN Emulation PSTN/ISDN Emulation Architecture”, ITU-T Workshop on Next Generation Networks, May 2006.

MORITA, Naotaka, “Functional Architecture Model of NGN”, ITU-T Workshop on Next Generation Networks, May 2006.

HEINISCH, Astrid Maria Carneiro, “NGN – Next Generation Networks: Estado da Arte Tecnológico”, Monografia de Estudos Especiais, INATEL, 2005.

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Referências Bibliográficas Y.2001, “Next Generation Networks – Frameworks and

Functional Architecture Models – General Overview of NGN”, ITU-T Recommendation, 2004.

ITU-T NGN FG Proceedings, ITU-T, 2005.

PING, Steven Lim Shue, “Migration Scenarios to NGN”, May 2006.

RIBEIRO, Neila de Faria, NETO, Nelson Macchiaverni, “Estudo e Análise Qualitativa das Redes de Nova Geração (NGNs)”, Trabalho de Conclusão de Curso, INATEL, Novembro 2006.

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