Analisi di indicatori della Qualità del Servizio P O L I T E C N I C O D I B A R I I Facoltà di Ingegneria Dipartimento di Elettrotecnica ed Elettronica Corso di Laurea Specialistica in Ingegneria delle Telecomunicazioni Tesi di Laurea in Modelli di Traffico e Progettazione Reti Analisi di indicatori della Qualità del Servizio su Reti di Prossima Generazione (NGN) Relatore Laureando Ing. Pietro CAMARDA Davide Fedele CONTALBO Correlatore Ing. Mabel PECORONE Ing. Cristian RENGO Anno Accademico 2006-2007

Contenuti IP Multimedia Subsystem (IMS) OpenIMS FCAPS Simulazioni Sviluppi Futuri

IP Multimedia Subsystem L’architettura di rete IMS è stata standardizzata dalla collaborazione dei gruppi ETSI TISPAN e ETSI 3GPP, e svolge un ruolo fondamentale all’interno delle Reti di Prossima Generazione (NGN).

Benefici di IMS I benefici introdotti dalla architettura IMS sono essenzialmente tre: la fornitura di servizi con Qualità del Servizio il nuovo sistema di tariffazione l’integrazione e semplificazione nello sviluppo di nuovi servizi

OpenIMS Playground Componenti OpenIMS L’architettura IMS del progetto OpenIMS appartenente a Fraunhofer FOKUS e rilasciato sotto licenza GPL2 permette di implementare la granparte di servizi e dei componenti di una architettura IMS. Inoltre, lo sviluppo sta portando all’implementazione di nuovi componenti atti alla gestione e alla creazione di nuovi servizi. Componenti OpenIMS Open IMS Core Home Subscriber Server (HSS) – “FHoSS” P-CSCF I-CSCF S-CSCF Open IMS Client – “Open IC” Open IMS SIP AS – “SIPSEE” Parlay X Gateway – “OCS-X” IMS Management XML Document Management Server “XDMS” Presence Server Generic Bootstrapping Architecture “GBA”

OpenIMSCore OpenIMSCore è il progetto appartenente al OpenIMS Playground di Fraunhofer FOKUS che ha il compito di sviluppare i componenti principali ed essenziali di una architettura IMS.

Configurazione di OpenIMSCore È stata installata una configurazione personalizzata di OpenIMSCore. In particolare, sono state create 4 macchine virtuali utilizzando il software Vmware Server Edition installato su un PC HP Proliant. P-CSCF CPU: Intel Xeon CPU 3.40 GHz (condiviso) Ram: 512 MB SO: Ubuntu Linux 7.10 Gutsy Gibbon S-CSCF I-CSCF HSS Ram: 1024 MB

FCAPS FCAPS è un framework per la gestione di una infrastruttura di rete di telecomunicazioni a livello di rete, di controllo e di servizio e rappresenta un modello International Organization for Standardizzation Telecommunications Management Network (ISO TMN) [ITU-T M.3400]. Tutte le funzioni di ISO TMN vengono classificate dallo standatd ITU-T M.3400 nelle seguenti Management Functional Area: Fault Management Configuration Management Accounting Management Performance Management Security Management

Performance Management Il Performance Management fornisce le funzioni per la valutazione e la correlazione di informazioni riguardanti le prestazioni delle entità di rete durante l’erogazione dei servizi. Le TMN function del Performance Management vengono suddivise nei seguenti gruppi: Performance Quality Assurance Performance Monitoring Performance Control Performance Analysis

Key Performance Indicator Si definisce Key Performance Indicator (KPI) un’indicatore di performance derivato a partire da altre grandezze elementari e utilizzato per misurare delle grandezze complesse. Le NGN Entity KPI sono indicatori di performance che permettono di analizzare le funzionalità erogate e le prestazioni interne delle entità appartenenti alle Next Generation Network. Le NGN Entity KPI possono appartenere alle seguenti categorie: Functionality Based Measurement System Based Measurement E2E Service Measurement

E2E Service Measurement (1/2) Gli indicatori E2E Service Measurement quantificano le prestazioni di una qualsiasi rete di telecomunicazioni attraverso delle viste End-to-End. Dato che le reti IMS utilizzano il protocollo SIP come protocollo di segnalazione dei servizi forniti dagli Application Server, le E2E Service Measurement coincidono con SIP E2E Performance metrics definite da IETF.

E2E Service Measurement (2/2)

Approssimazione dei valori di KPI Il valore di ARRD calcolato agli estremi della sessione di register, e quindi dai terminali, può essere approssimato al valore di ARRD calcolato agli estremi della rete IMS. Sono state generate 100 sessioni di register attraverso SIPp imponendo che l’intervallo di tempo tra una sessione di register e la successiva sessione sia di 3000 ms.

Andamento dei KPI al variare del Rate (1/2) La variazione del Rate comporta una variazione del traffico di rete e una variazione dei tempi di elaborazione e gestione delle richieste da parte delle entità IMS: all’aumentare del valore di Rate, aumenta il tempo di processazione delle richieste da parte delle entità IMS.

Andamento dei KPI al variare del Rate (2/2) La variazione del Rate comporta anche una diminuzione delle sessioni di register che vanno a buon fine e quindi un aumento del valore di ARRDperCS data la sua inversa proporzionalità con il Call Successful.

Andamento dei KPI al variare delle risorse (1/2) L’analisi dell’andamento dei E2E KPI al variare delle risorse fornisce i risultati per un dimensionamento corretto delle risorse disponibili per ogni entità IMS al fine di ottenere il valore di Quality of Service richiesto per l’erogazione del servizio. register_best RAM CSCF: 512 MB RAM HSS: 1024 MB register_worst RAM CSCF: 128 MB RAM HSS: 128 MB

Andamento dei KPI al variare delle risorse (2/2) L’andamento del valore ARRDperCS al variare delle risorse è simile per entrambi le configurazioni hardware se consideriamo valori di frequenza inferiori ai 5 Hz. Per valori superiori, il numero di sessioni che vanno a buon fine risulta di granlunga inferiore nel caso register_worst se confrontato con il caso register_best. register_best RAM CSCF: 512 MB RAM HSS: 1024 MB register_worst RAM CSCF: 128 MB RAM HSS: 128 MB

Sviluppi Futuri Configurazione dei nuovi Application Server Data la natura opensource del progetto OpenIMS, sono stati sviluppati e deployati sull’ambiente di testbed degli importanti Application Server da parte della sezione Communications Research Group dell’ University of Cape Town, South Africa. UCT IpTV Server UCT Policy Control Function UCT Back-to-Back User Agent Configurazione dei nuovi Application Server Implementazione di nuovi indicatori della Qualità del Servizio Sviluppo e analisi di nuovi Application Server