20 research outputs found

    Serviços multimédia multicast de próxima geração

    Get PDF
    Mestrado em Engenharia Electrónica e TelecomunicaçõesUma das mais recentes conquistas na evolução móvel foi o 3G, permitindo o acesso a serviços multimédia com qualidade de serviço assegurada. No entanto, a tecnologia UMTS, tal como definida na sua Release ’99, é apenas capaz de transmitir em modo unicast, sendo manifestamente ineficiente para comunicações multimédia almejando grupos de utilizadores. A tecnologia IMS surge na Release 5 do 3GPP que começou a responder já a algumas necessidades, permitindo comunicações sobre IP oferecendo serviços Internet a qualquer momento e em qualquer lugar sobre tecnologias de comunicação móveis fornecendo pela primeira vez sessões multimédia satisfatórias. A Release 6 por sua vez trouxe a tecnologia MBMS que permite transmissões em broadcast e multicast para redes móveis. O MBMS fornece os serviços de aplicações multimédia que todos estavam à espera, tanto para os utilizadores como para os prestadores de serviços. O operador pode agora fazer uso da tecnologia existente aumentando todo o tipo de benefícios no serviço prestado ao cliente. Com a possível integração destas duas tecnologias passa a ser possível desenvolver serviços assentes em redes convergentes em que os conteúdos são entregues usando tecnologias unicast, multicast ou broadcast. Neste contexto, o principal motivo deste trabalho consiste essencialmente em fazer uso dos recursos da rede terminando com o desperdício dos mesmos e aumentando a eficiência dos serviços através da integração das tecnologias IMS e MBMS. O trabalho realizado começa com o estudo do estado da arte das telecomunicações móveis com referência às tecnologias referidas, seguindo-se a apresentação da possível integração IMS-MBMS e terminando com o projecto de uma plataforma de demonstração que no futuro possa ser uma implementação de serviço multimédia multicast. O objectivo principal é mostrar os benefícios de um serviço que era normalmente executado em unicast relativamente ao modo multicast, fazendo uso da nova convergência de tecnologias IMS e MBMS. Na conclusão do trabalho são referidas as vantagens do uso de portadoras multicast e broadcast, tendo como perspectiva de que este trabalho possa ser um ponto de partida para um novo conjunto de serviços poupando recursos de rede e permitindo uma eficiência considerável em serviços inovadores.3G is bang up to date in the mobile phone industry. It allows access to multimedia services and gives a guarantee of quality of service. The UMTS technology, defined in 3GPP Release ’99, provides an unicast transmission, but it is completely inefficient when it comes to multimedia group communications. The IMS technology first appeared in Release 5 that has already started to consider the interests of the clients. It provides communications over IP, offering Internet services anytime, anywhere on mobile communication technologies. Also, it offers for the first time satisfactory multimedia sessions. On the other hand, Release 6 gave rise to the MBMS technology that provides broadcast and multicast transmissions for mobile networks. The MBMS provides multimedia applications services that everyone was waiting, including users and service providers. Now the operator makes use of existing technology in order to provide better costumer services. The possible integration of these two technologies will contribute to develop services based on converged networks in which contents are delivered through the unicast, multicast or broadcast technologies. Therefore, the objective of this work is basically to make use of network resources avoiding wastes and improving customer services through the integration of the IMS and the MBMS technologies. The executed work starts with the mobile telecommunications state of the art with reference to the referred technologies, followed by the IMS-MBMS convergence presentation and finishing with the proposal for implementation of a service platform that can be used for a multimedia multicast service. The main point is to show the benefits of a service that has been normally executed in unicast mode over the multicast mode, making use of the new IMS and MBMS technologies integration. To closure the work it is referred the advantages to use multicast and broadcast bearers, with the perspective that this work could be a starting point to a new set of services, saving network resources and allowing for innovate services a considerable efficency

    Point-to-Multipoint Services on Fifth-Generation Mobile Networks

    Full text link
    [ES] Esta disertación cubre el estado del arte en LTE eMBMS Release 14, también conocido como Enhanced Television Services (ENTV). ENTV trajo un conjunto de mejoras, tanto a nivel radio como a nivel de núcleo, que transformó a eMBMS en un estándar de televisión terrestre completo. La última versión de esta tecnología se denomina LTE-based 5G Broadcast; pero no usa New Radio ni el núcleo 5G. Para proveer una solución nativa 5G de servicios punto-a-multipunto, hubo investigación en entornos acad\'emicos y colaboraciones público-privada. La iniciativa más notable en este aspecto fue el proyecto del Horizon 2020 5G-Xcast, que transcurrió de 2017 a 2019. 5G-Xcast produjo varias soluciones a nivel de arquitectura, desde la perspectiva de provisión de contenidos, nuevas funciones de red interoperables con el núcleo 5G, hasta modificaciones a la interfaz aire basada en New Radio. Los hallazgos del proyecto están descritos en esta tesis. La tesis incluye dos ejemplos de eMBMS aplicados a verticales diferentes, una para el uso de eMBMS en entornos industriales, y otra presentando eMBMS como un sistema SAP. Incluir servicios punto-a-multipunto como un modo adicional celular trae algunos desafíos, como ya mostró la estandarización de eMBMS: las redes de radiodifusión terrestre y las redes celulares son muy distintas entre ellas. Encontrar una forma de onda viable para ambas infraestructuras es complejo. Esta tesis ofrece un punto de vista distinto al problema: un escenario de colaboración entre cadenas televisivas y operadores móviles, donde la infraestructura de radiodifusión y móvil son compartidas. Este concepto se ha definido como Convergence of Terrestrial and Mobile Networks. Las tecnologías elegidas para converger son ATSC 3.0 y 5G, usando el Advanced Traffic Steering, Switching and Splitting (ATSSS). ATSSS está compuesto de una serie de procedimientos, interfaces, funciones de red, para permitir el uso compartido de un acceso 3GPP con uno non-3GPP, como Wi-Fi. Sin embargo, el uso de ATSSS para juntar radiodifusión y celular no es trivial, ya que ATSSS no fue dise\~{n}ado para enlaces radio unidireccionales como ATSC 3.0. Estas limitaciones son descritas en detalle, y una propuesta para solventarlas tambi\'en está incluida. La solución se basa en Quick UDP Internet Connections (QUIC), y se usa como ejemplo para la provisión de Convergent Services (File Repair y Video Offloading). La tesis concluye con una descripción de Release 17 5MBS, con los nuevos conceptos introducidos. 5MBS es capaz de cambiar entre unicast, multicast y broadcast; dependiendo del servicio, la ubicación geográfica de los usuarios, y las capacidades de la infraestructura móvil involucradas. Para evaluar 5MBS, se ha realizado un estudio de prestaciones, basado en comunicaciones multicast dentro del núcleo de red 5G. Este prototipo 5MBS forma parte del laboratorio VLC Campus 5G, y utiliza el software comercial Open5GCore como base del desarrollo. El modelo de sistema para la experimentación esta formado por un servidor de vídeo, que se conecta al Open5GCore y a las funciones de red mejoradas con funcionalidades 5MBS. Estas funciones de red envían el contenido mediante punto-a-multipunto a un entorno radio y terminales simulados. Los resultados obtenidos resaltan el objetivo principal de la tesis: las comunicaciones punto-a-multipunto son una solución escalable para el envío de contenido multimedia en directo.[CA] Aquesta dissertació cobreix capdavanter en LTE eMBMS Release 14, també conegut com Enhanced Television Services (ENTV). ENTV va portar un conjunt de millores, tant a nivell de ràdio com a nivell de nucli, que va transformar el eMBMS en un estàndard de televisió terrestre complet. La última versió d'aquesta tecnologia es denomina LTE-based 5G Broadcast; però no fa servir New Ràdio ni el nucli 5G. Per a proveir una solució nativa 5G de serveis punt-a-multipunt, va haver-hi investigació en entorns acadèmics i col·laboracions pública i privada. La iniciativa més notable en aquest aspecte va ser el projecte del Horizon 2020 5G-Xcast, que va transcórrer del 2017 a 2019. 5G-Xcast va produir diverses solucions a nivell d'arquitectura, des de la perspectiva de provisió de continguts, noves funcions de xarxa interoperables amb el nucli 5G, fins a modificacions a la interfície aire basada en New Radio. Les troballes del projecte estan descrits en aquesta tesi. La tesi inclou dos exemples de eMBMS aplicats a verticals diferents, una per a l'ús de eMBMS en entorns industrials, i una altra presentant eMBMS com un sistema SAP. Incloure serveis punt-a-multipunt com una manera addicional cel·lular duu alguns desafiaments, com ja va mostrar l'estandardització de eMBMS: les xarxes de radiodifusió terrestre i les xarxes cel·lulars són molt diferents entre elles. Trobar una forma d'ona viable per a totes dues infraestructures és complex. Aquesta tesi ofereix un punt de vista diferent al problema: un escenari de col·laboració entre cadenes televisives i operadors mòbils, on la infraestructura de radiodifusió i mòbil són compartides. Aquest concepte s'ha definit com Convergence of Terrestrial and Mobile Networks. Les tecnologies triades per a convergir són ATSC 3.0 i 5G, usant el Advanced Traffic Steering, Switching and Splitting (ATSSS). ATSSS està compost d'una sèrie de procediments, interfícies, funcions de xarxa, per a permetre l'ús compartit d'un accés 3GPP amb un non-3GPP, com a Wi-Fi. No obstant això, l'ús de ATSSS per a adjuntar radiodifusió i cel·lular no és trivial, ja que ATSSS no va ser dissenyada per a per a enllaços ràdio unidireccionals com ATSC 3.0. Aquestes limitacions són descrites detalladament, i una proposta per a solucionar-les també està inclosa. La solució es basa en Quick UDP Internet Connections (QUIC), i s'usa com a exemple per a la provisió de Convergent Services (File Repair i Vídeo Offloading). La tesi conclou amb una descripció de Release 17 5MBS, amb els nous conceptes introduïts. 5MBS és capaç de canviar entre unicast, multicast i broadcast; depenent del servei, la ubicació geogràfica dels usuaris, i les capacitats de la infraestructura mòbil involucrades. Per a avaluar 5MBS, s'ha realitzat un estudi de prestacions, basat en comunicacions multicast dins del nucli de xarxa 5G. Aquest prototip 5MBS forma part del laboratori VLC Campus 5G, i utilitza el programari comercial Open5GCore com a base del desenvolupament. El model de sistema per a l'experimentació està format per un servidor de vídeo, que es connecta al Open5GCore i a les funcions de xarxa millorades amb funcionalitats 5MBS. Aquestes funcions de xarxa envien el contingut mitjançant punt-a-multipunt a un entorn ràdio i terminals simulats. Els resultats obtinguts ressalten l'objectiu principal de la tesi: les comunicacions punt-a-multipunt són una solució escalable per a l'enviament de contingut multimèdia en directe.[EN] This dissertation covers the state-of-the-art in LTE eMBMS Release 14, also known as Enhanced Television Services (ENTV). ENTV provided a suite of radio and core enhancements that made eMBMS into a viable terrestrial broadcast standard. The latest iteration of this technology is known as LTE-based 5G Broadcast; even though it is not New Radio or 5G Core based. To bridge this gap, research efforts by academia, public and private enterprises evaluated how to provide a 5G-based solution for point-to-multipoint services. The most notable effort in this regard is the Horizon 2020 project 5G-Xcast, which ran from 2017 to 2019. 5G-Xcast provided several architectural solutions, from the content delivery perspective down to air interface specifics; providing new waveforms based on New Radio and Network Functions interoperable with a Release 15 5G Core. The findings are summarized in this thesis. Two examples of eMBMS applied to different verticals are included in the thesis, one for the use of eMBMS in industrial environments, and the other using eMBMS as a PWS technology. Providing point-to-multipoint services as another cellular service poses some problems, as the standardization process of eMBMS showed: the broadcast infrastructure is different than the cellular one. Having a waveform that is suited for both scenarios is a difficult endeavour. The thesis provides a new perspective into this problem: Having existing Terrestrial Broadcast standards and infrastructure be the point-to-multipoint solution of 5G, where mobile operators and broadcasters collaborate together. This is defined in the dissertation as Convergence of Terrestrial and Mobile Networks. The technologies chosen to be converged together were ATSC 3.0 and 5G; using the existing Release 16 framework known as Advanced Traffic Steering, Switching and Splitting (ATSSS). ATSSS is a series of procedures, interfaces, new Network Functions, to allow the joint use of a 3GPP Access Network alongside a non-3GPP one, like Wi-Fi. However, the use of ATSSS for cellular plus broadcast brings challenges, as the ATSSS technology was not designed to be used with a unidirectional access network like ATSC 3.0. These limitations are described in detail, and an architectural proposal that overcomes the limitations is proposed. This solution is based on Quick UDP Internet Connections (QUIC), and how to provide Convergent Services (i.e File Repair and Video Offloading) is shown. The thesis concludes with a description of Release 17 5MBS, including the new concepts introduced. 5MBS features the capacity of switching between unicast, multicast and broadcast; depending on the service addressed, the geographical location of the users, and the capability of the RAN infrastructure targeted. In order to evaluate 5MBS, a performance study of the use of multicast inside the 5G Core has been carried out. The 5MBS prototype was developed as part of the VLC Campus 5G laboratory, using the commercial software Open5GCore which provides the libraries and Network Functions to deploy your own 5G Private Network in testing environments. The system model of the experiment is formed by a video server, connected to the Open5GCore and the 5MBS enhanced functions; which will deliver the content to an emulated RAN environment hosting virtual gNBs and devices. The results obtained reinforce the objective of the thesis, positioning point-to-multipoint as a scalable way to deliver live content.Research projects: 5G-Xcast: Broadcast and Multicast Communication Enablers for the Fifth-Generation of Wireless Systems (H2020 No 761498); 5G-TOURS: SmarT mObility, media and e-health for toURists and citizenS (H2020 No 856950); FUDGE-5G: FUlly DisinteGrated private nEtworks for 5G verticals (H2020 No 957242).Barjau Estevan, CS. (2022). Point-to-Multipoint Services on Fifth-Generation Mobile Networks [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/19140

    Optimização de recursos para difusão em redes de próxima geração

    Get PDF
    Doutoramento em ElectrotecniaEsta tese aborda o problema de optimização de recursos de rede, na entrega de Serviços de Comunicação em Grupo, em Redes de Próxima Geração que suportem tecnologias de difusão. De acordo com esta problemática, são feitas propostas que levam em atenção a evolução espectável das redes 3G em Redes Heterogéneas de Próxima Geração que incluam tecnologias de difusão tais como o DVB. A optimização de recursos em Comunicações em Grupo é apresentada como um desafio vertical que deve cruzar diversas camadas. As optimizações aqui propostas cobrem tanto a interface entre Aplicação e a Plataforma de Serviços para a disponibilização de serviços de comunicação em grupo, como as abstracções e mapeamentos feitos na interface entre a Rede Central e a Rede de Acesso Rádio. As optimizações propostas nesta tese, assumem que o caminho evolutivo na direcção de uma Rede de Próxima Geração é feito através do IP. Em primeiro lugar são endereçadas as optimizações entre a Aplicação e a Plataforma de Serviços que já podem ser integradas nas redes 3G existentes. Estas optimizações podem potenciar o desenvolvimento de novas e inovadoras aplicações, que através do uso de mecanismos de distribuição em difusão podem fazer um uso mais eficiente dos recursos de rede. De seguida são apresentadas optimizações ao nível da interface entre a Rede Central e a Rede de Acesso Rádio que abordam a heterogeneidade das redes futuras assim como a necessidade de suportar tecnologias de difusão. É ainda considerada a possibilidade de aumentar a qualidade de serviço de serviços de difusão através do mapeamento do IP multicast em portadoras unidireccionais. Por forma a validar todas estas optimizações, vários protótipos foram desenvolvidos com base num router avançado para redes de acesso de próxima geração. As funcionalidades e arquitectura de software desse router são também aqui apresentadas.This thesis addresses the problem of optimizing network resource usage, for the delivery of Group Services, in Next Generation Networks featuring broadcast technologies. In this scope, proposals are made according to the expected evolution of 3G networks into Next Generation Heterogeneous Networks that include broadcast technologies such as DVB. Group Communication resource optimization is considered a vertical challenge that must cross several layers. The optimizations here proposed cover both Application to Service Platform interfaces for group communication services, and Core Network to Radio Access Network interface abstractions and mappings. The proposed optimizations are also presented taking into consideration network evolution path towards an All-IP based Next Generation Network. First it is addressed the Application to Service Platform optimization, which can already be deployed over 3G networks. This optimization could potentiate the development of new and innovative applications that through the use of broadcast/multicast service delivery mechanisms could be more efficient network wise. Next proposals are made on the Core Network to Radio Access Network interfaces that address the heterogeneity of future networks and consider the need to support broadcast networks. It is also considered the possibility to increase the Quality of Service of broadcast/multicast services based on the dynamic mapping of IP multicast into unicast radio bearers. In order to validate these optimizations, several prototypes were built based on an advanced access router for next generation networks. Such access router functionalities and software architecture are also presented here

    Towards a scalable video interactivity solution over the IMS

    Get PDF
    Includes bibliographical references (leaves 72-76).Rapid increase in bandwidth and the interactive and scalability features of the Internet provide a precedent for a converged platform that will support interactive television. Next Generation Network platforms such as the IP Multimedia Subsystem (IMS) support Quality of Service (QoS), fair charging and possible integration with other services for the deployment of IPTV services. IMS architecture supports the use of the Session Initiation Protocol (SIP) for session control and the Real Time Streaming Protocol (RTSP) for media control. This study aims to investigate video interactivity designs over the Internet using an evaluation framework to examine the performance of both SIP and RTSP protocols over the IMS over different access networks. It proposes a Three Layered Video Interactivity Framework (TLVIF) to reduce the video processing load on a server

    Vývoj standardů mobilních sítí

    Get PDF
    Import 21/10/2013This bachelor thesis deals primarily with a development of LTE technologies and its possibilities of deployment in the Czech Republic and abroad. The thesis is initially focused on the development of mobile network standards since the advent of 3rd generation networks in Release 99 up to the newest Release 12 where the main telecommunication technologies are continuously described along with their advantages. As the LTE represents next evolution step in a field of mobile data transmission, the comparison of LTE and HSPA+ physical layers is also included. Among other it describes information blocks from transport channel over the transmission path and regaining of user data. The development of LTE networks in the world deals with an actual progress of the deployment of this technology. In detail, there are described countries where the LTE is in a commercial service among with a comparison of used frequency bands. Addressing with issue of development and deployment of LTE in the Czech Republic is a content of the last part. With regard to the current network state of each provider, it is also focused on legislation, backbone networks and frequency planning which is closely related to the forthcoming auction of the Digital Dividend.Tato bakalářská práce pojednává především o vývoji LTE technologíí a jejich možnostech nasazení v České Republice a ve světě. Práce se nejprve zaměřuje na vývoj mobilních standardů od nástupu sítí třetí generace, Release 99, až po doposud nejnovější Release 12, kde jsou postupně probrány vrcholové telekomunikační technologie a jejich přednosti. V práci jsou dále popsány rozdíly fyzických vrstev mezi technologiemi HSPA+ a LTE, jelikož se jedná o další evoluční krok v oblasti datových přenosů. Popis obsahuje blokové srovnání od samotné inicializace transportního kanálu, po přenosovou cestu a opětovného získání užitečné informace. Vývoj LTE sítí ve světě pojednává o aktuálním stavu vývoje a rozšíření této technologie. Podrobně jsou zde popsány země, kde se LTE používá spolu se srovnáním použitých frekvenčních pásem. Poslední část řeší otázku vývoje a nasazení LTE v České Republice. S ohledem na aktuální stav sítí jednotlivých operátoru je sekce zaměřena také na legislativu, páteřní sítě a frekvenční plánování, s čímž souvisí také očekáváná aukce z digitální dividendy.440 - Katedra telekomunikační technikyvelmi dobř

    Optimizing IETF multimedia signaling protocols and architectures in 3GPP networks : an evolutionary approach

    Get PDF
    Signaling in Next Generation IP-based networks heavily relies in the family of multimedia signaling protocols defined by IETF. Two of these signaling protocols are RTSP and SIP, which are text-based, client-server, request-response signaling protocols aimed at enabling multimedia sessions over IP networks. RTSP was conceived to set up streaming sessions from a Content / Streaming Server to a Streaming Client, while SIP was conceived to set up media (e.g.: voice, video, chat, file sharing, …) sessions among users. However, their scope has evolved and expanded over time to cover virtually any type of content and media session. As mobile networks progressively evolved towards an IP-only (All-IP) concept, particularly in 4G and 5G networks, 3GPP had to select IP-based signaling protocols for core mobile services, as opposed to traditional SS7-based protocols used in the circuit-switched domain in use in 2G and 3G networks. In that context, rather than reinventing the wheel, 3GPP decided to leverage Internet protocols and the work carried on by the IETF. Hence, it was not surprise that when 3GPP defined the so-called Packet-switched Streaming Service (PSS) for real-time continuous media delivery, it selected RTSP as its signaling protocol and, more importantly, SIP was eventually selected as the core signaling protocol for all multimedia core services in the mobile (All-)IP domain. This 3GPP decision to use off-the-shelf IETF-standardized signaling protocols has been a key cornerstone for the future of All-IP fixed / mobile networks convergence and Next Generation Networks (NGN) in general. In this context, the main goal of our work has been analyzing how such general purpose IP multimedia signaling protocols are deployed and behave over 3GPP mobile networks. Effectively, usage of IP protocols is key to enable cross-vendor interoperability. On the other hand, due to the specific nature of the mobile domain, there are scenarios where it might be possible to leverage some additional “context” to enhance the performance of such protocols in the particular case of mobile networks. With this idea in mind, the bulk of this thesis work has consisted on analyzing and optimizing the performance of SIP and RTSP multimedia signaling protocols and defining optimized deployment architectures, with particular focus on the 3GPP PSS and the 3GPP Mission Critical Push-to-Talk (MCPTT) service. This work was preceded by a detailed analysis work of the performance of underlying IP, UDP and TCP protocol performance over 3GPP networks, which provided the best baseline for the future work around IP multimedia signaling protocols. Our contributions include the proposal of new optimizations to enhance multimedia streaming session setup procedures, detailed analysis and optimizations of a SIP-based Presence service and, finally, the definition of new use cases and optimized deployment architectures for the 3GPP MCPTT service. All this work has been published in the form of one book, three papers published in JCR cited International Journals, 5 articles published in International Conferences, one paper published in a National Conference and one awarded patent. This thesis work provides a detailed description of all contributions plus a comprehensive overview of their context, the guiding principles beneath all contributions, their applicability to different network deployment technologies (from 2.5G to 5G), a detailed overview of the related OMA and 3GPP architectures, services and design principles. Last but not least, the potential evolution of this research work into the 5G domain is also outlined as well.Els mecanismes de Senyalització en xarxes de nova generació es fonamenten en protocols de senyalització definits per IETF. En particular, SIP i RTSP són dos protocols extensibles basats en missatges de text i paradigma petició-resposta. RTSP va ser concebut per a establir sessions de streaming de continguts, mentre SIP va ser creat inicialment per a facilitar l’establiment de sessions multimèdia (veu, vídeo, xat, compartició) entre usuaris. Tot i així, el seu àmbit d’aplicació s’ha anat expandint i evolucionant fins a cobrir virtualment qualsevol tipus de contingut i sessió multimèdia. A mesura que les xarxes mòbils han anat evolucionant cap a un paradigma “All-IP”, particularment en xarxes 4G i 5G, 3GPP va seleccionar els protocols i arquitectures destinats a gestionar la senyalització dels serveis mòbils presents i futurs. En un moment determinat 3GPP decideix que, a diferència dels sistemes 2G i 3G que fan servir protocols basats en SS7, els sistemes de nova generació farien servir protocols estandarditzats per IETF. Quan 3GPP va començar a estandarditzar el servei de Streaming sobre xarxes mòbils PSS (Packet-switched Streaming Service) va escollir el protocol RTSP com a mecanisme de senyalització. Encara més significatiu, el protocol SIP va ser escollit com a mecanisme de senyalització per a IMS (IP Multimedia Subsystem), l’arquitectura de nova generació que substituirà la xarxa telefònica tradicional i permetrà el desplegament de nous serveis multimèdia. La decisió per part de 3GPP de seleccionar protocols estàndards definits per IETF ha representat una fita cabdal per a la convergència del sistemes All-IP fixes i mòbils, i per al desenvolupament de xarxes NGN (Next Generation Networks) en general. En aquest context, el nostre objectiu inicial ha estat analitzar com aquests protocols de senyalització multimèdia, dissenyats per a xarxes IP genèriques, es comporten sobre xarxes mòbils 3GPP. Efectivament, l’ús de protocols IP és fonamental de cara a facilitar la interoperabilitat de solucions diferents. Per altra banda, hi ha escenaris a on és possible aprofitar informació de “context” addicional per a millorar el comportament d’aquests protocols en al cas particular de xarxes mòbils. El cos principal del treball de la tesi ha consistit en l’anàlisi i optimització del rendiment dels protocols de senyalització multimèdia SIP i RTSP, i la definició d’arquitectures de desplegament, amb èmfasi en els serveis 3GPP PSS i 3GPP Mission Critical Push-to-Talk (MCPTT). Aquest treball ha estat precedit per una feina d’anàlisi detallada del comportament dels protocols IP, TCP i UDP sobre xarxes 3GPP, que va proporcionar els fonaments adequats per a la posterior tasca d’anàlisi de protocols de senyalització sobre xarxes mòbils. Les contribucions inclouen la proposta de noves optimitzacions per a millorar els procediments d’establiment de sessions de streaming multimèdia, l’anàlisi detallat i optimització del servei de Presència basat en SIP i la definició de nous casos d’ús i exemples de desplegament d’arquitectures optimitzades per al servei 3GPP MCPTT. Aquestes contribucions ha quedat reflectides en un llibre, tres articles publicats en Revistes Internacionals amb índex JCR, 5 articles publicats en Conferències Internacionals, un article publicat en Congrés Nacional i l’adjudicació d’una patent. La tesi proporciona una descripció detallada de totes les contribucions, així com un exhaustiu repàs del seu context, dels principis fonamentals subjacents a totes les contribucions, la seva aplicabilitat a diferents tipus de desplegaments de xarxa (des de 2.5G a 5G), així una presentació detallada de les arquitectures associades definides per organismes com OMA o 3GPP. Finalment també es presenta l’evolució potencial de la tasca de recerca cap a sistemes 5G.Postprint (published version

    Self organization in 3GPP long term evolution networks

    Get PDF
    Mobiele en breedbandige internettoegang is realiteit. De internetgeneratie vindt het immers normaal om overal breedbandige internettoegang te hebben. Vandaag zijn er al 5,9 miljard mobiele abonnees ( 87% van de wereldbevolking) en 20% daarvan hebben toegang tot een mobiele breedbandige internetverbinding. Dit wordt aangeboden door 3G (derde generatie) technologieën zoals HSPA (High Speed Packet Access) en 4G (vierde generatie) technologieën zoals LTE (Long Term Evolution). De vraag naar hoogkwalitatieve diensten stelt de mobiele netwerkoperatoren en de verkopers van telecommunicatieapparatuur voor nieuwe uitdagingen: zij moeten nieuwe oplossingen vinden om hun diensten steeds sneller en met een hogere kwaliteit aan te bieden. De nieuwe LTE-standaard brengt niet alleen hogere pieksnelheden en kleinere vertragingen. Het heeft daarnaast ook nieuwe functionaliteiten in petto die zeer aantrekkelijk zijn voor de mobiele netwerkoperator: de integratie van zelfregelende functies die kunnen ingezet worden bij de planning van het netwerk, het uitrollen van een netwerk en het controleren van allerhande netwerkmechanismen (o.a. handover, spreiding van de belasting over de cellen). Dit proefschrift optimaliseert enkele van deze zelfregelende functies waardoor de optimalisatie van een mobiel netwerk snel en automatisch kan gebeuren. Hierdoor verwacht men lagere kosten voor de mobiele operator en een hogere kwaliteit van de aangeboden diensten

    Optimizing IETF multimedia signaling protocols and architectures in 3GPP networks : an evolutionary approach

    Get PDF
    Signaling in Next Generation IP-based networks heavily relies in the family of multimedia signaling protocols defined by IETF. Two of these signaling protocols are RTSP and SIP, which are text-based, client-server, request-response signaling protocols aimed at enabling multimedia sessions over IP networks. RTSP was conceived to set up streaming sessions from a Content / Streaming Server to a Streaming Client, while SIP was conceived to set up media (e.g.: voice, video, chat, file sharing, …) sessions among users. However, their scope has evolved and expanded over time to cover virtually any type of content and media session. As mobile networks progressively evolved towards an IP-only (All-IP) concept, particularly in 4G and 5G networks, 3GPP had to select IP-based signaling protocols for core mobile services, as opposed to traditional SS7-based protocols used in the circuit-switched domain in use in 2G and 3G networks. In that context, rather than reinventing the wheel, 3GPP decided to leverage Internet protocols and the work carried on by the IETF. Hence, it was not surprise that when 3GPP defined the so-called Packet-switched Streaming Service (PSS) for real-time continuous media delivery, it selected RTSP as its signaling protocol and, more importantly, SIP was eventually selected as the core signaling protocol for all multimedia core services in the mobile (All-)IP domain. This 3GPP decision to use off-the-shelf IETF-standardized signaling protocols has been a key cornerstone for the future of All-IP fixed / mobile networks convergence and Next Generation Networks (NGN) in general. In this context, the main goal of our work has been analyzing how such general purpose IP multimedia signaling protocols are deployed and behave over 3GPP mobile networks. Effectively, usage of IP protocols is key to enable cross-vendor interoperability. On the other hand, due to the specific nature of the mobile domain, there are scenarios where it might be possible to leverage some additional “context” to enhance the performance of such protocols in the particular case of mobile networks. With this idea in mind, the bulk of this thesis work has consisted on analyzing and optimizing the performance of SIP and RTSP multimedia signaling protocols and defining optimized deployment architectures, with particular focus on the 3GPP PSS and the 3GPP Mission Critical Push-to-Talk (MCPTT) service. This work was preceded by a detailed analysis work of the performance of underlying IP, UDP and TCP protocol performance over 3GPP networks, which provided the best baseline for the future work around IP multimedia signaling protocols. Our contributions include the proposal of new optimizations to enhance multimedia streaming session setup procedures, detailed analysis and optimizations of a SIP-based Presence service and, finally, the definition of new use cases and optimized deployment architectures for the 3GPP MCPTT service. All this work has been published in the form of one book, three papers published in JCR cited International Journals, 5 articles published in International Conferences, one paper published in a National Conference and one awarded patent. This thesis work provides a detailed description of all contributions plus a comprehensive overview of their context, the guiding principles beneath all contributions, their applicability to different network deployment technologies (from 2.5G to 5G), a detailed overview of the related OMA and 3GPP architectures, services and design principles. Last but not least, the potential evolution of this research work into the 5G domain is also outlined as well.Els mecanismes de Senyalització en xarxes de nova generació es fonamenten en protocols de senyalització definits per IETF. En particular, SIP i RTSP són dos protocols extensibles basats en missatges de text i paradigma petició-resposta. RTSP va ser concebut per a establir sessions de streaming de continguts, mentre SIP va ser creat inicialment per a facilitar l’establiment de sessions multimèdia (veu, vídeo, xat, compartició) entre usuaris. Tot i així, el seu àmbit d’aplicació s’ha anat expandint i evolucionant fins a cobrir virtualment qualsevol tipus de contingut i sessió multimèdia. A mesura que les xarxes mòbils han anat evolucionant cap a un paradigma “All-IP”, particularment en xarxes 4G i 5G, 3GPP va seleccionar els protocols i arquitectures destinats a gestionar la senyalització dels serveis mòbils presents i futurs. En un moment determinat 3GPP decideix que, a diferència dels sistemes 2G i 3G que fan servir protocols basats en SS7, els sistemes de nova generació farien servir protocols estandarditzats per IETF. Quan 3GPP va començar a estandarditzar el servei de Streaming sobre xarxes mòbils PSS (Packet-switched Streaming Service) va escollir el protocol RTSP com a mecanisme de senyalització. Encara més significatiu, el protocol SIP va ser escollit com a mecanisme de senyalització per a IMS (IP Multimedia Subsystem), l’arquitectura de nova generació que substituirà la xarxa telefònica tradicional i permetrà el desplegament de nous serveis multimèdia. La decisió per part de 3GPP de seleccionar protocols estàndards definits per IETF ha representat una fita cabdal per a la convergència del sistemes All-IP fixes i mòbils, i per al desenvolupament de xarxes NGN (Next Generation Networks) en general. En aquest context, el nostre objectiu inicial ha estat analitzar com aquests protocols de senyalització multimèdia, dissenyats per a xarxes IP genèriques, es comporten sobre xarxes mòbils 3GPP. Efectivament, l’ús de protocols IP és fonamental de cara a facilitar la interoperabilitat de solucions diferents. Per altra banda, hi ha escenaris a on és possible aprofitar informació de “context” addicional per a millorar el comportament d’aquests protocols en al cas particular de xarxes mòbils. El cos principal del treball de la tesi ha consistit en l’anàlisi i optimització del rendiment dels protocols de senyalització multimèdia SIP i RTSP, i la definició d’arquitectures de desplegament, amb èmfasi en els serveis 3GPP PSS i 3GPP Mission Critical Push-to-Talk (MCPTT). Aquest treball ha estat precedit per una feina d’anàlisi detallada del comportament dels protocols IP, TCP i UDP sobre xarxes 3GPP, que va proporcionar els fonaments adequats per a la posterior tasca d’anàlisi de protocols de senyalització sobre xarxes mòbils. Les contribucions inclouen la proposta de noves optimitzacions per a millorar els procediments d’establiment de sessions de streaming multimèdia, l’anàlisi detallat i optimització del servei de Presència basat en SIP i la definició de nous casos d’ús i exemples de desplegament d’arquitectures optimitzades per al servei 3GPP MCPTT. Aquestes contribucions ha quedat reflectides en un llibre, tres articles publicats en Revistes Internacionals amb índex JCR, 5 articles publicats en Conferències Internacionals, un article publicat en Congrés Nacional i l’adjudicació d’una patent. La tesi proporciona una descripció detallada de totes les contribucions, així com un exhaustiu repàs del seu context, dels principis fonamentals subjacents a totes les contribucions, la seva aplicabilitat a diferents tipus de desplegaments de xarxa (des de 2.5G a 5G), així una presentació detallada de les arquitectures associades definides per organismes com OMA o 3GPP. Finalment també es presenta l’evolució potencial de la tasca de recerca cap a sistemes 5G
    corecore