Understanding and Enhancing the Scalability of IMS-based Services for Wireless Local Networks

The increasing request for mobile multimedia ser-vices have motivated relevant standardization efforts, such as the IP Multimedia System (IMS) to support session control, mobility, and interoperability in all-IP next generation wireless networks. Notwithstanding their increasing diffusion, IMS solutions still exhibit limited support for service scalability, especially for data intensive services such as mobility management, presence, and instant messaging, by omitting clear design guidelines and techniques to (re-)distribute in-coming load dynamically. The contribution of this pa-per is twofold. First, it thoroughly analyzes the state-of-the-art literature in the field to clarify all main IMS scalability issues. Second, it proposes a novel and widely applicable architecture of solution based on three original guidelines: data-centric session man-agement; differentiated management of intra-/inter-domain communications; service-aware load-balancing at both infrastructure and service levels. Preliminary performance results collected in the IMS-enabled wireless infrastructure at our campus demon-strate the effectiveness of the proposal

Déploiement d'IMS et provisionnement de la QoS dans le nuage informatique

Le IP Multimedia Subsystem (IMS) est un framework technologique révolutionnaire de réseaux de nouvelle génération basée sur une architecture standardisée qui fournit une variété de services multimédia. Parmi ces services on trouve la communication téléphonie, la messagerie, les photos, les vidéos, l’Internet ou la combinaison entre eux sur un même réseau IP. Cette architecture est adoptée par la plupart des opérateurs téléphoniques partout dans le monde comme une entité prenante de leurs réseaux ce qui leur permet de conquérir d’autres marchés de clientèles potentiels grâce aux services standardisés qui sont évolutifs, accessibles et crédibles. Cependant, avec l’évolution rapide des technologies de l’information et de la communication (TIC), les opérateurs sont confrontés à de nombreux défis pour mieux comprendre l’exigence du marché de clientèle de téléphones mobiles et intégrer davantage de nouveaux services et d’apporter de nouvelles solutions informatiques concomitantes avec l’évolution du marché de l’information. Ces défis à relever sont dus particulièrement, à l’architecture complexe des réseaux des opérateurs téléphoniques et la difficulté du processus de déploiement des services, au manque des services de télécommunications à valeur ajoutée avec une lourde charge pour les CAPEX et OPEX nécessaires pour l’intégration de ces nouveaux services, à la croissance rapide et sans cesse de la demande des services réseaux ainsi qu’au périphérique connectés sur ces derniers qui est étroitement lié au nombre élevé des abonnées téléphoniques, aussi la capacité limitée des équipements réseaux de l’opérateur téléphonique proscrivant une gestion de qualité équitable de service entre les utilisateurs de réseau. Aujourd’hui, le nuage informatique est en train de changer les manières de fournir les services sur le protocole internet. Avec les caractéristiques attrayantes de l’informatique en nuage comme l’accès via le réseau, à la demande et en libre service à des ressources informatiques virtualisées et mutualisées, un pool partagé des ressources configurables comprenant les réseaux, les serveurs, des applications et des services qui peuvent être fournis rapidement à la fois évolutives et élastique avec le minimum d’intervention d’utilisateurs. Il a apporté des nouvelles opportunités pour les opérateurs de télécommunications avec la migration des applications et des services Telco aux environnements de nuages informatiques. Dans cette thèse, notre objectif était de déployer l’application Telco IMS dans l’écosystème du nuage informatique. À travers, la cloudification d’IMS, les opérateurs auront plus de flexibilité et de facilité de déployer de nouveaux services informatiques ou des services déjà existants à fin d’apporter une nouvelle valeur ajoutée à leurs réseaux avec les meilleures performances et à moindre coût. Étant donné que la qualité de service (QoS) est l’un des éléments clés liés à l’IMS et qu’elle se trouve très rationnel pour les services en temps réel fourni par ce système et il se trouve à l’encontre que l’insuffisance de ressources informatiques dégrade cette QoS et affecte la perception du service demandé d’où la non satisfaction de l’utilisateur. Partant de cette controverse nous avons proposé un modèle de provisionnement de la QoS pour les architectures d’IMS déployé dans l’environnement de nuage informatique. Le modèle proposé "IMS QoS Provisionning" nous a permis d’automatiser le processus de provisionnement des ressources d’IMS pour fournir une meilleure qualité de service aux utilisateurs finaux. Pour justifier la possibilité de la cloudification d’IMS, nos recherches ont été axées sur l’utilisation des produits IMS open source. Ainsi, nous avons déployé deux bancs d’essai dans le nuage on utilisant des solutions IMS open source dans le nuage : Open Source IMS Core (FOKUS, 2006) et Clearwater IMS (Metaswitch, 2013). Nous avons également exploité une solution open source comme infrastructure en tant que Service (IaaS) OpenStack (Rackspace, 2013). Pour comparer les systèmes IMS dans le nuage informatique avec le système IMS fixe nous avons implémenté un troisième banc d’essai sur des serveurs physiques là où nous avons utilisé Open Source IMS Core solution (FOKUS, 2006). Le test de fonctionnement des deux bancs d’essai d’IMS dans le nuage et de la solution IMS traditionnelle a été mené avec succès. Le test est effectué en utilisant plusieurs logiciels gratuits de base sur SIP comme des clients d’IMS. Les résultats de performance montrent que les deux solutions virtualisées IMS donnent des performances similaires sinon meilleures que celle de la solution IMS traditionnelle déployée dans des hôtes physiques. Cependant, “IMS Cloud Clearwater” a toujours donné des résultats meilleurs que les deux autres solutions. En général les mesures ont montré que la variation des deux délais d’enregistrement (RRD) et le délai d’établissement d’une session (SRD) sont liés au nombre d’utilisateurs connectés aux réseaux d’opérateurs. De même pour les ressources virtuelles (CPU et mémoire) utilisées par les entités d’IMS qui sont hébergées sur des machines virtuelles. En augmentant le nombre d’appels téléphoniques sur le réseau IMS, nous aurons une augmentation des valeurs de métriques du plan de contrôle (RRD, SRD, IMD) et plan de données (RTP delay, Inter arrival jitter). Cette augmentation du nombre d’utilisateurs procrée une croissance semi-linéaire des ressources requises par chaque machine virtuelle