Seção: Tutoriais Telefonia Celular

A arquitetura IMS se divide basicamente em três camadas:

• Camada de Aplicações: contém as plataformas de serviços (e.g. PTT - Push to Talk , Serviços de Localização - LBS, Serviços de Mensagem Curta e Multimídia - SMS/MMS, Plataforma de Vídeo, etc.).
• Camada de Controle: responsável pelo controle, incluindo estabelecimento das sessões. O Soft Switch é o elemento principal desta camada.
• Camada de Acesso: meios de acesso, incluindo as interfaces wireless (e.g. cdma2000, UMTS/WCDMA e WiFi), e interfaces cabeadas (e.g ADSL).

A Figura 2 abaixo mostra uma representação da arquitetura IMS.

Conforme mencionado, o Soft Switch (SS) possui um papel central na arquitetura IMS. O SS contém as funções de servidor IMS, sendo responsável pelo controle da chamada/sessão provido pelo IMS na rede de origem do assinante ( Home Network ). O SS gerencia as sessões IP, provê os serviços, coordena o controle da sessão com outros elementos da rede, e aloca recursos de mídia.

A seguir são descritas as funções e os componentes de um servidor IMS. Lembramos que as funções do servidor IMS são implementadas em uma Soft Switch. Note que os elementos descritos a seguir representam entidades lógicas, podendo estar fisicamente implementas em uma mesma SS ou não. Em algumas situações, pode ser interessante a flexibilidade de implementação destas funcionalidades em SS diferentes.

Uma representação mais detalhada da arquitetura IMS, seus elementos e interfaces, pode ser vista na Figura 3.

Call Session Control Function (CSCF)

O elemento Serving CSCF gerencia as sessões SIP e coordena com outros elementos da rede o controle das chamadas/sessões. O S-CSCF é responsável pelas seguintes funções:

Registro SIP - processa solicitações de registro SIP (SIP REGe de dados e condição de assinantes durante a duração da sessão de registro;

Controle da Sessão - executa o estabelecimento da chamada/sessão, modificação e terminação.

Controle de Serviço - interage com os Servidores de Aplicação (Application Server) para suporte de serviços e aplicações.

• Monitoração da chamada e geração de registros de tarifação (bilhetes)
• Provê segurança para a sessão.

O Proxy CSCF é o primeiro contato para um móvel SIP obter acesso à rede IMS a partir de uma rede orientada a pacotes. O elemento P-CSCF:

• Provê o roteamento SIP entre os móveis SIP e a rede IMS;
• Executa a política de controle definida pela operadora da rede;
• Coordena com a rede de acesso, autorizando o controle de recursos e qualidade das chamadas/sessões (QoS);
• Adicionalmente, operadores podem oferecer localmente serviços controlados pelo P-CSCF. Para serviços que são oferecidos pela rede IMS de origem ( Home Network ), o P-CSCF repassa a sinalização SIP para o servidor IMS na rede de origem.

O Interrogating-CSCF é o ponto de contato na rede de um operador para todas as conexões destinadas a um assinante da rede deste operador, ou para um assinante visitando sua rede. Podem existir múltiplos I-CSCF em uma rede. As funções executadas pelo I-CSCF são:

• Designar um S-CSCF para um usuário executando um registro SIP;
• Rotear uma requisição SIP recebida de outra rede em direção ao S-CSCF;
• Obter do HSS (Home Subscriber Subsystem) o endereço do S-CSCF;
• Encaminhar a requisição SIP ou resposta ao S-CSCF determinada no estágio acima;
• Encaminhar a requisição SIP ou resposta para a designação ótima do MGW ( Home Control of roamers );
• Enviar requisições/respostas SIP ao I-CSCF em uma rede de outro operador para designação ótima de um Media Gateway (MGW), para terminação de uma chamada em na rede pública comutada (STFC).

Ao executar estas funções citadas acima, o operador pode usar o I-CSCF ou outras técnicas para ocultar a configuração, capacidade e topologia de sua própria rede do mundo externo. Quando o I-CSCF é escolhido para ocultar a configuração da rede, então para sessões atravessando diferentes redes, o I-CSCF pode enviar requisições/respostas SIP para outro I-CSCF (permitindo a independência de configuração entre redes).

Breakout Gateway Control Function (BGCF)

O BGCF seleciona a rede na qual o acesso à rede pública comutada (STFC) deve ocorrer. Se o BGCF determina que o acesso vai ocorrer na mesma rede onde o BGCF está localizado, então o BGCF seleciona um MGCF.

O MGCF será responsável pelo interfuncionamento com a rede STFC. Se o ponto de acesso está em outra rede, o BGCF irá enviar a sinalização desta sessão a um BGCF ou MGCF (dependendo da configuração) na outra rede. O objetivo final é minimizar o percurso da chamada/sessão.

Media Gateway Control Function (MGCF)

O MGCF provê a função de interfuncionamento de sinalização entre os elementos da rede IMS e as redes legadas (STFC). O MGCF controla um conjunto de MGWs através da sinalização H.248. A sinalização H.248 permite o estabelecimento de percursos para as sessões que necessitam interfuncionamento (sob a perspectiva de tráfego) entre a STFC e a rede IMS.

Multimedia Resource Function Controller (MRFC)

O MFRC controla os recursos de mídia do elemento MultiMedia Resource Function Processor (MRFP). Por exemplo, recursos necessários para prover tons, anúncios e conferência.

Signaling gateway

Provê a conversão de sinalização em ambas as direções na camada de transporte entre SS7 e sinalização baseada em IP (por exemplo ISUP/SS7 e ISUP/SCTP/IP).

Policy decision function (PDF)

PDF é a função lógica que implementa a decisão em relação à política a ser aplicada, fazendo uso de mecanismos de QoS na camada de conectividade IP.

Home Subscriber Server (HSS)

O HSS contém a base de dados principal, com os dados de todos os usuários (incluindo serviços autorizados), o qual as várias entidades lógicas de controle (CSCF) acessam ao gerenciar os assinantes. O HSS contém os dados do usuário, que são passados ao S-CSCF, e armazena a informação temporária com a localização do S-CSCF onde o usuário está registrado em um dado momento.

A Figura 4 abaixo mostra um exemplo de estabelecimento de sessão/chamada em uma rede IMS.

Não estão demonstrados todos os elementos (por exemplo o HSS não está representado). Neste exemplo, o assinante Fernando Lima em Brasília deseja estabelecer uma sessão de voz e dados com o assinante Carlos Machado (que se encontra em Manaus).

É mostrada a troca de sinalização SIP entre os vários Soft-Switches (passos 1 a 6), até que se determine um percurso para uma chamada de voz sobre IP (VoIP) no passo 7. É importante notar que os terminais móveis utilizados são compatíveis com o protocolo SIP.