WO2016087695A1 - Procedimiento y sistema para gestionar la transferencia de usuarios asignados, entre elementos de redes ims - Google Patents

Procedimiento y sistema para gestionar la transferencia de usuarios asignados, entre elementos de redes ims Download PDF

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WO2016087695A1
WO2016087695A1 PCT/ES2015/070850 ES2015070850W WO2016087695A1 WO 2016087695 A1 WO2016087695 A1 WO 2016087695A1 ES 2015070850 W ES2015070850 W ES 2015070850W WO 2016087695 A1 WO2016087695 A1 WO 2016087695A1
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WO
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cscf
user
users
network
assigned
Prior art date
Application number
PCT/ES2015/070850
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English (en)
French (fr)
Inventor
Iván VIDAL FERNÁNDEZ
Jaime José GARCÍA REINOSO
Original Assignee
Universidad Carlos Iii De Madrid
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Filing date
Publication date
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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/40—Network security protocols
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L65/00—Network arrangements, protocols or services for supporting real-time applications in data packet communication
    • H04L65/10—Architectures or entities
    • H04L65/1016—IP multimedia subsystem [IMS]

Definitions

  • the present invention has its application within the telecommunications sector and, especially, refers to network entities and services of the Internet Protocol Multimedia Subsystem (known as IMS) of its acronym “Internet Protocol Multimedia Subsystem”). More specifically, the invention described herein is about the transfer of users between entities (also called elements) of Call Session Control Function (known as CSCF) of its acronym “Cali Session Control Function”) in a manner transparent to applications, both in the case that these entities are virtual and when they are not.
  • IMS Internet Protocol Multimedia Subsystem
  • CSCF Call Session Control Function
  • IP Multimedia Subsystem Internet Protocol
  • 3GPP Third Generation Association Project
  • 3GPP Third Generation Association Project
  • 3GPP Third Generation Association Project
  • IMS provides services to establish any type of IP communication, whether voice or video telephony, video streams, instant messaging and multimedia, network games or virtual reality.
  • the main functional entities (or elements) in IMS are:
  • the User Equipment (known as UE, from the English "User Equipment") IMS which is the terminal of the user who participates in the establishment of session and transport of data and content.
  • UE User Equipment
  • IMS The User Equipment
  • SIP Session Initiation Protocol
  • Protocol which is a protocol developed for the initiation, modification and termination of user sessions involving multimedia elements.
  • the user of the UE has a unique identification within the IMS system. This identification can be a uniform resource identifier (URI, of the English "Uniform Resources Idenfier”) as used in HTTP.
  • URI uniform resource identifier
  • HSS The Server of the Subscriber of Origin (also called Domestic or Household), HSS (English “Home Subscriber Server”) is a centralized database that contains information related to the subscriber and its subscription, stores authentication data and profile of IMS users that allow user authentication and authorization and can provide information about of the subscriber's location and IP information (also called subscriber), playing a similar role to the Home Location Registry (also called Domestic or Home), HLR, (GSM Home Location Register) of the GSM (Global Communications System Mobile in English "Global System for Mobile Communication”) and the Authentication Center of the 3G / 2G mobile network.
  • HSS usually uses standard database management systems.
  • CSCF Call Session Control Function
  • SIP Session Initiation Protocol
  • 3GPP architecture distinguishes 3 types of functions (elements that perform these functions) CSCF:
  • the CSCF Proxy which is the first point of contact within the IMS network for an IMS UE; establishes secure partnerships with UEs and routes, for UEs, outgoing / incoming SIP messages to / from the internal IMS infrastructure. It can be in the user's home access network (also called home or home, in English "Home Access Network”) or in a access network visited (in English "Visited Access Network”) by the user.
  • the CSCF Interrogator (l-CSCF, in English "Interrogating CSCF”) is the IMS entry point in the user's home access network. Among other functions, it interacts with the HSS to identify the S-CSCF assigned to the user according to the profile of said user, directs to that S-CSCF specific types of requests received from the UE via the P-CSCF, for example messages for the registry, and routes incoming messages to the UE.
  • the CSCF of service (S-CSCF, in English "Serving CSCF”) is the most relevant entity since it allows the coordinated interaction of IMS entities for Provide services to the user. It initially registers IMS users through interaction with the HSS, routes specific types of SIP messages, for example, messages that initiate a new SIP dialogue to UEs or to different Application Servers or ASs (in English "Application Servers") normally according to User profile information. For example, him
  • S-CSCF can identify presence service messages and specifically direct them to specific presence servers.
  • IMS usually uses the Internet domain name system (or DNS) of the Internet standard "Domain ⁇ ame System” to resolve the IP addresses of CSCFs and application servers.
  • DNS Internet domain name system
  • VNF virtual network functions
  • hypervisor also called virtual machine monitor
  • a VNF can be executed on any hardware platform compatible with the hypervisor, since it provides a unified interface to access processing, storage, network elements or in general any function that the hardware platform needs.
  • NFV Network Function Virtualization
  • the interaction with them will also be done through this OSS / BSS with which both the proposed solution and the NFV can communicate.
  • the NFV is only one possible option for virtualization of network functions, but each operator can use this option for virtualization of network functions or use any other architecture.
  • the present invention provides a method and system that adds ability to adaptation and recovery to an IMS network, allowing transfer of assigned users (and, therefore, loading) from one CSCF (even when it is a virtual functional element) to another. This transfer is made transparently to the users (subscribers) of the operator and, in particular, to the applications that are running on the users' computers.
  • the present invention allows network operators to perform load balancing of users of different CSCFs (if, for example, one is saturated or to make better use of resources), free resources from a CSCF element in order to deactivate it (for example because it is underused ) or because it is failing or even recovering the status of virtual machine failures (which are the devices that perform the different functions of one or more CSCF entities).
  • the present invention also applies to an IMS network that uses virtual network functions (also called virtual IMS network), has the architecture proposed by the ETSI group for virtualization of network functions (NFV) or has another type of architecture .
  • virtual IMS network also called virtual IMS network
  • the present invention proposes a method for transferring users (or what is the same to transfer load that these elements support) between elements of a (sub) IMS network of a communications network (source network) of a first communications operator (originating operator), where the procedure comprises: a) when a request for transfer of users previously assigned to a reception is received in a first functional element (Control Function Selection, CFS) of the communications network
  • First CSCF of the IMS network where said first CSCF is a P-CSCF or an S-CSCF, perform the following steps:
  • a1) obtain the first functional element of a location service of the communications network, the identification of the users assigned to said first CSCF (P-CSCF or S-CSCF);
  • a2) determine the first functional element, of the users assigned to said first CSCF, which group of users will be transferred to another CSCF (P-CSCF if the first CSCF is a P-CSCF or S-CSCF if the first CSCF is an S-CSCF) and to which CSCF of the IMS network each user of said user group will be assigned; a3) for each user of the group of users to be transferred, send the first functional element a message to their user equipment, informing them of the change of CSCF and the new CSCF (P-CSCF if the first CSCF is a P-CSCF or S-
  • CSCF if the first CSCF is an S-CSCF) assigned;
  • the message Upon receiving a user equipment, the message informing you of the new CSCF assigned, it performs a new registration at the IMS level, using said assigned CSCF (P-CSCF or S-CSCF).
  • step a3) the message is received by the message a functional element of the Local Control Function, LCF, of the user equipment and step a4) is performed by said element of the Local Control Function, LCF, which performs said It happened transparently for the rest of the applications that are running on the user equipment.
  • This LCF functional element can be integrated in the IMS function stack of the user equipment.
  • the user equipment can replace all the SIP dialogues established by said user via the first CSCF with new SIP dialogs established via the CSCF to which it has been changed.
  • the first functional element CFS
  • the first functional element can communicate with an HSS of the network of the first operator and sends the information of the new S-CSCF assigned to each user of said user group and the HSS updates the information of the S-CSCF assigned to each user, according to the information from the first functional element.
  • the determination of the group of users to be transferred can be made based on at least information included in the transfer request and / or the information available in the system location service and / or standards previously established by the operator of The communications network.
  • the first CSCF may be a P-CSCF of an IMS network of a second operator other than the first operator and, in that case, the user transfer request comes from a functional element (CFS) of the second operator (of the visited network) or the first CSCF may belong to the IMS network of the first operator and, in that case, the user transfer request comes from an entity of the first operator (for example, from the OSS / BSS system).
  • the transfer request may be caused, for example, by a failure, an overload or a low occupancy level of the first CSCF.
  • the location service is a database located on a CFD-AS application server of the communications network.
  • the first functional element (CFS) of the communications network when the first functional element (CFS) of the communications network receives an indication that a new I-CSCF or a new Control Function Discovery application server, CFD- has been introduced into the communications network. AS or an indication that an existing l-CSCF or an existing Control Function Discovery application server, CFD-AS has been removed from the communications network, the first functional element (CFS) changes the configuration of a name server of domains of the communications network of the first communications operator to take into account such introduction or removal of an l-CSF or a Control Function Discovery application server when it receives a request for assignment of l-CSF or Application Control Discovery application server respectively.
  • the first CSCF, the new CSCFs to which users are transferred, the l-CSCF or the Control Function Discovery application server, CFD-AS that is added or removed, can be virtual (performed through virtual functions executed in virtual machines) or not virtual.
  • the present invention proposes a system for transferring users in an IMS (sub) network of a communications network of a first communications operator, comprising:
  • a first functional element (CFS) of the communications network comprising:
  • CSCF determine from the users assigned to said first CSCF, which group of users will be transferred and to which CSCF each user of that group will be transferred and send a message informing the user team of each user of said group of the change of CSCF and the assigned CSCF;
  • a second functional element (LCF) in each user equipment with means to, upon receiving the message informing the CSCF to which it will be assigned, perform said equipment user a new record at the IMS level using said CSCF.
  • LCF functional element
  • system also comprises at least one application server (CFD-AS) with means for:
  • the first functional element of the system additionally comprises: Means for receiving an indication that a new l-CSCF or a new Control Function Discovery application server or an indication that it has been introduced into the communications network has removed from the communications network an l-CSCF or an existing Control Function Discovery application server and means for receiving said indication, to change the configuration of a domain name server of the communications network of the first operator of communications to take into account such introduction or removal of an l-CSF or a Control Function Discovery application server when it receives a request for assignment of l-CSF or Control Function Discovery application server respectively.
  • the second functional element of each user equipment of the group of users to be transferred additionally comprises means for receiving the user equipment after the message informing him of the change of CSCF and making said user equipment a new level registration IMS, replace all SIP dialogues established by said user via the first CSCF with new SIP dialogues established via the CSCF to which it has been changed.
  • a computer program comprising instructions executable by computer to implement the described method, when running on a computer, a digital signal processor, an application-specific integrated circuit, a microprocessor , a microcontroller or any other form of programmable hardware.
  • Said instructions may be stored in a digital data storage medium.
  • the present invention has, among others, the following advantages:
  • Figure 1 shows a block diagram of the system architecture for managing the transfer of users in IMS networks, according to an embodiment of the invention.
  • Figure 2 shows a diagram of messages exchanged between the different entities of the system in the case of changing the assignment of a P-CSCF according to an embodiment of the invention.
  • Figure 3 shows a diagram of messages exchanged between the different entities of the system in the case of changing the assignment of an S-CSCF according to an embodiment of the invention.
  • a preferred embodiment of the invention focuses on a method and system that adds adaptability and recovery to an IMS network, allowing users to transfer the status of a functional element of the IMS network (for example, a CSCF) to another (even when CSCFs are virtual functional elements, that is, their functions are performed through virtual network functions), thus providing a reliable IMS environment (even when virtual network functions are used) in a transparent manner for end users and, in specifically, to the applications that are running on the computers of the end users.
  • a functional element of the IMS network for example, a CSCF
  • CSCFs virtual functional elements, that is, their functions are performed through virtual network functions
  • the architecture presented here operates on the IMS (IP Multimedia Subsystem) infrastructure, specified by the 3GPP for operator networks, and defines new functional elements (entities) and interfaces of these functional elements with the IMS elements, as well as with System elements Operations Support System (OSS) and Business Support System (BSS), through which they can interact with other architectures as NFV; defining the signaling procedures between the new functional elements and the existing ones, in order to transfer the user assignments between IMS functional entities, such as proxy or service CSCFs.
  • the functional entities also called functional elements
  • a home operator also called a domestic or home operator
  • the P-CSCF or the S-CSCF and other functional entities assigned to anyone of its users, in a transparent way for the applications of these users that run in the terminals (computers) of users.
  • the proposed architecture allows the origin operator to maintain an appropriate load distribution among the CSCFs (whether virtual or non-virtual).
  • Figure 1 shows the proposed new functional elements and their relationship with the IMS core and with the OSS / BSS system.
  • the CSCF elements presented are virtual and an NFV architecture is used for virtualization, but this is only a particular example.
  • the present invention can also be applied when the CSCF elements are non-virtual or operate with a virtualization architecture other than NFV.
  • the Control Function Discovery (CFD) element is an application server (AS) that acts as a SIP user agent.
  • the SIP identification (usually of the uniform resource identification type, URI) of this application server can be configured in the user profile.
  • the CFD application server is notified by the S-CSCF (through the ISC interface for example) of the information corresponding to that particular register, which will include at least the addresses of the P-CSCF and the S-CSCF assigned to said user.
  • the CFD AS stores this information in a location service (which can be external or internal to the CFD AS).
  • This location service can be a server or a database in the domain of the home network (also called home or home, in English "home network") that maintains all the information related to the IMS control functions that serve to the users of the home network; that is, in this location service the CFD AS stores among other information, the users assigned to each CSCF of the IMS network.
  • the CFD application server can also be virtualized by the NFV management and orchestration system (that is, that the CFD is carried out through a virtual function), which can dynamically create or delete instances of CFD, depending on the number of records that exist, to adapt the processing capacity to record loads very variables
  • the Control Function Selection (CFS) element can be said to be the point of contact with the OSS or BSS systems (normally presented together with the OSS / BSS system name) of the Telecommunications operator or provider.
  • the OSS / BSS system calls the CFS when a load redistribution of the CSCFs (P-CSCFs, S-CSCFs, l-CSCFs) or existing CFD ASs (whether virtual or non-virtual) is required. This can happen as a result of a failure or an overload in one of these network functions or because a new CSCF or CFD AS is introduced or an existing CSCF or CFD AS is eliminated.
  • the CFS can implement a Cx interface (as defined in the IMS specification) to be able to communicate with the HSS. If an NFV architecture is used, one of the management and orchestration (MANO) elements will communicate with the OSS / BSS requesting redistribution and the OSS / BSS will make the call to the CFS. That is, the CFS will not communicate with any element of the NFV architecture but will communicate with the OSS / BSS from which it will receive the redistribution request (for the CFS it will be transparent that this request comes from an element of an NFV architecture or any other virtual or non-virtual element, since he communicates with the OSS / BSS).
  • MANO management and orchestration
  • the CFS bases its operation mainly on the information stored by the CFD AS in the domain location service of the home network. That is, in the information of the CSCFs assigned to each user.
  • the CFS receives an indication (from the OSS / BSS, through the reference point or interface that has been called Os-CFS) that a load transfer from a CSCF (a P-CSCF or an S-CSCF has to be performed) , virtual or non-virtual) that we will call CSCF origin, another that we will call CSCF destination. ).
  • Os-CFS an indication (from the OSS / BSS, through the reference point or interface that has been called Os-CFS) that a load transfer from a CSCF (a P-CSCF or an S-CSCF has to be performed) , virtual or non-virtual) that we will call CSCF origin, another that we will call CSCF destination.
  • CSCF the load is produced by messages from the users assigned to it, this load transfer request is equivalent
  • this request indicates that users who are assigned to a CSCF must be transferred to another CSCF for any reason, for example, overload, failure ).
  • the CFS obtains from the location service the information of the users that were served by the source CSCF. Using this information and according to the policies established by the origin operator, the CFS decides which group of users will be transferred from the origin CSCF to the destination CSCF, that is, they will be served (assigned) by the origin CSCF to be served. by the CSCF destination.
  • the CFS initiates the IMS signaling procedures that allow the change of CSCF assigned to this user group; To do this, contact via the reference point or interface that has been called CFS-UE with a Local Control Function (LCF) functional element that is in each of the users IMS user equipment of the group to transfer. That is, the CFS contacts the LCF of the user equipment of each user to be transferred from one CSCF to another.
  • the LCF (which is a new functional element proposed by the present invention) is integrated into the IMS function stack of the user equipment (from the user terminal) and the LCF executes these signaling processes for transparent user transfer for any end user application that runs on the user computer. In other words, end-user applications are not affected by their operation nor do they have to take any additional action for the change of CSCF.
  • the OSS / BSS also contacts the CFS when it is introduced (discharged) into the network or deletes a new virtual l-CSCF or CFD AS (that is, a virtual function that executes the functions of an l-CSCF or a CFD AS) or not virtual.
  • a new virtual l-CSCF or CFD AS that is, a virtual function that executes the functions of an l-CSCF or a CFD AS
  • user load will be transferred according to the load sharing rules of the originating operator to which the communications network belongs (for example, a rule may be that each element is used by the same number of users or have the same number of uses in each period) or when one of these elements is eliminated, the user load will be redistributed among the other elements according to the load sharing rules of the operator of source (home or home), using an appropriate configuration of the DNS server of the source network.
  • the CFS can ensure an appropriate load balance between the existing CSCFs or CFD ASs.
  • a DNS query is carried out which allows identifying which I-CSCF or which CFD AS to use; so in the case of adding or removing one of these nodes there is no transfer of users themselves.
  • the OSS / BSS indicates this to the CFS, and this changes the DNS configuration so that it can be used or used.
  • the P-CSCF assigned to that user may be located in the visited network
  • the CFD AS of the home network stores the address of the P-CSCF in the location service for said user, in addition, if this P-CSCF of the visited network is not assigned to any other user of the originating network (that is, the first user of the originating network using this P-CSCF of the visited network), does the CFD AS contact the CFS (via the reference point or CFD-CFS interface ), so that the CFS registers in the visited network that you want to receive notifications in case said P-CSCF has any incident that causes a transfer of users.
  • the CFS of the source network communicates with the CFS of the visited network (via the reference point or CFS-CFS interface) and registers a status in the CFS of the visited network to receive notifications about the status of the P-CSCF assigned to the user, .
  • the CFS in the originating network will be notified in case the P-CSCF (virtual or non-virtual) fails, needs to transfer users or needs to be eliminated, due to a redistribution of load in the visited network. If this occurs, the CFS in the source network can initiate a change of P-CSCF for each affected user equipment, transferring them to a new P-CSCF.
  • interfaces with the functional elements proposed in the present invention are also indicated in the different communication standards between NFV entities (such as the Os-MA linking the OSS / BSS with the management and orchestration system) and between IMS entities (such as the Mw that is the interface between CSCF entities, the Gm that is the interface between a user equipment and a P-CSCF, the ISC that is the interface between an S-CSCF and an application server and the Cx that is the interface between the HSS and the CSCF.
  • NFV entities such as the Os-MA linking the OSS / BSS with the management and orchestration system
  • IMS entities such as the Mw that is the interface between CSCF entities, the Gm that is the interface between a user equipment and a P-CSCF, the ISC that is the interface between an S-CSCF and an application server and the Cx that is the interface between the HSS and the CSCF.
  • the IMS signaling mechanism proposed in an embodiment of the present invention will be shown in case of change in the assignment of a P-CSCF or an S-CSCF to a user registered in the home network. Additionally, the mechanisms required in case of adding or removing a functional entity in the network other than a P-CSCF or an S-CSCF will be described, for example, an I-CSCF or a CFD-AS.
  • the first step (1) is to contact the CFS entity to make a load transfer (of assigned users) from a first P-CSCF (virtual or not) to another P-CSCF (s) (of the home network if the first P-CSCF belongs to the home network or the visited network if the first P-CSCF belongs to a visited network).
  • This indication (which triggers the entire change process) may come from a visited network or from the home network (for example, as indicated above, from the OSS / BSS system of the home network).
  • Load transfer may be required, for example, due to the overload or failure of a P-CSCF, which implies that at least part of the users assigned to the P-CSCF (in the case of overload) or all users (in the case of failure case) must be transferred to at least one other P-CSCF.
  • Each P-CSCF to which users are transferred can be a P-CSCF that is already being used or a newly created P-CSCF (a non-virtual P-CSCF or a virtual P-CSCF , for example provided by the NFV management and orchestration system to replace a failed P-CSCF).
  • the transfer may also be due to the fact that the load of the P-CSCF is so low that it is decided to dispense with it and distribute its load among others.
  • the entity that contacts the CFS (for example, the OSS / BSS system) may include in the indication, the cause of the transfer, the P-CSCFs to which the load must be transferred and the load allocation (users) to be transferred. transfer to each existing P-CSCF (for example you can specify what number or percentage of users you should transfer to each P-CSCF).
  • the CFS obtains from the location server (service), information about which users are assigned to the affected P-CSCF, whose users must be transferred (which we will clearly call old P-CSCF or P- CSCF origin). Based on such information and taking into account at least the information included (for example, by the OSS / BSS) in the transfer order and the policies of the originating operator (the standards previously established by the operator for such cases), The CFS determines the set of users that will be transferred to each existing P-CSF.
  • the indication can also come from a CFS of another operator (from a visited network); This occurs, for example, when a P-CSCF, virtual or non-virtual, of a visited network has failed or should be removed, and the CFS in the home-based network has indicated its desire to receive notifications about the status of that P- CSCF This usually occurs when said P-CSCF is assigned to one or more users of the home network that are roaming in the visited network.
  • a CFS of the visited network will indicate to the CFS of the home network that a P-CSCF transfer must be made and optionally indicate the reason for the transfer and even an alternative P-CSCF or P-CSCFs to which the affected users of the home network can be assigned.
  • the CFS of the home network will determine the group of users that are assigned to the affected P-CSCF, using the location service. These users will be transferred to the P-CSCF or alternative P-CSCFs of the visited network indicated in the transfer order (if any has been indicated therein).
  • the CFS After receiving the indication and determining the set of users to be transferred, the CFS communicates with (2) the user equipment (UE) of each IMS user that is going to be transferred to another P-CSCF (which we will call new P- CSCF or P-CSCF destination).
  • This communication is established between the CFS and the LCF functional element which, as explained above, is in each IMS user equipment. This communication is done through the interface (or reference point cfs-ue); it must be possible to communicate between the CFS and the LCF without using the usual IMS signaling route, since the transfer of users may be due precisely to a fault or an oversaturated P-CSCF, so the IMS signaling route usual (which goes through the P-CSCF assigned to the user) would not work correctly.
  • the LCF can independently initiate the IMS signaling procedures necessary to force the user assignment to the destination P-CSCF. Specifically, the LCF executes a new registration at the IMS level (3), through the destination P-CSCF, using the address of the destination P-CSCF indicated by the CFS. After a successful user registration, and following the usual IMS procedures, the S-CSCF assigned to the user performs service control functions, sending a SIP registration request message (in English SIP Register) for all application servers specified in the user profile for the registration event.
  • a SIP registration request message in English SIP Register
  • a registration request is sent to the CFD application server, informing you of the new P-CSCF assigned to the user (P-CSCF destination) and the CFD updates the location service information to reflect the identification (for example, the address) of the P-CSCF now assigned to the user.
  • the CFD updates the location service information to reflect the identification (for example, the address) of the P-CSCF now assigned to the user.
  • step 4 shows the most important messages to replace a specific SIP dialogue via the old P- CSCF by one via the new P-CSCF, according to an accomplishment of said process.
  • the user team sends a SIP dialogue invitation (in English, "Invite") to the target part of the dialogue, receives the OK of the recipient party (also called remote party) and sends confirmation (all these messages are sent by the UE, via the new P-CSCF and the S-CSCF that allows communication with the recipient party.)
  • This termination message and its respective confirmation is made via the old P-CSCF.
  • the procedure is similar to the one described above for the change of P-CSCF, but with one main difference: Since the S-CSCF is a functional entity that is always located in the user's home network (in English), the indication for redistribution of load (of assigned users) (1) can only be given to the CFS entity from the home network itself (for example, as indicated above, from the OSS / BSS system of the home network ) and not from a visited network (as was the case in the previous case). Load transfer may be required, for example, due to the overload or failure of an S-CSCF which implies that at least part of the users assigned to it must be transferred to at least one other S-CSCF in the source network.
  • This second S-CSCF (one or more) to which users (who produce the load) are transferred can be an S-CSCF that is already being used or an S-CSCF of new creation (which can be non-virtual or virtual, for example, a virtual S-CSCF provided by the NFV management and orchestration system to replace a failed S-CSCF).
  • the transfer may also be due to the fact that the load of the S-CSCF is so low that it is decided to dispense with it and distribute its load.
  • the entity that gives the indication to the CFS may include in the indication, the cause of the transfer, the S-CSCFs to which load must be transferred and the quantity charged which you must transfer to other S-CSCF (you can even specify what number or percentage of users you must transfer to each S-CSCF).
  • the CFS entity After the first step (1) in which the CFS entity receives an indication to make a load transfer (of assigned users) from a first S-CSCF to another (or others), the CFS obtains from the location service, the information about which users are assigned to the affected S-CSCF, whose users must be transferred (which we will clearly call old S-CSCF or S-CSCF origin).
  • the CFS determines the set of users that They will be transferred to each existing S-CSF. Then, for each user that is going to be transferred to another S-CSCF, the CFS contacts the HSS (2) of the originating network (through the interface or reference point Cx) and changes in the HSS the assigned S-CSCF to that user. This can be done, using, for example, the commands defined by the IMS standard as a multimedia authentication request (MAR), which is a "Diameter" protocol command. This request will include the identification (for example, the address) of the new S-CSCF assigned to that user.
  • MAR multimedia authentication request
  • This command will be answered by the HSS with a multimedia authentication response (MAA), confirming that the S-CSCF assigned to that user has already changed.
  • MAA multimedia authentication response
  • the CFS communicates (3) with the user equipment (UE) of each IMS user that will be transferred to another S-CSCF (which will be called new S-CSCF or S-CSCF destination). This communication is established between the CFS and the LCF functional element in each IMS user equipment.
  • the CFS will instruct the LCF to initiate the necessary IMS signaling procedures (registration) to force the user assignment to the new S-CSCF.
  • the LCF executes a record at the IMS level using the new S-CSCF.
  • step 4 of figure 3 an example of the process of registry.
  • the registration process has two phases.
  • the user equipment also called the IMS terminal
  • the IMS terminal generates a SIP registration request (in English "SI P Register) that is routed through the P-CSCF assigned to the user and through an I-CSCF of the network
  • the l-CSCF then contacts the HSS to find out if there is an S-CSCF assigned to the user and his address, according to the IMS standard, using a command from the "Diameter" User Authorization Request Protocol (UAR) from the English "User Authorization Request).
  • UAR User Authorization Request Protocol
  • the HSS Since the CFS has previously assigned the new S-CSCF to the user in the HSS (in step 2), the HSS returns the address of the new S-CSCF to l-CSCF. This is done, according to the IMS standard, using a command of the "Diameter" User Authorization Response (UAA) protocol. Consequently, the new S-CSCF receives the registration request and performs the authentication of the user that requires a new registration transaction (second phase) between the user equipment (specifically the LCF) and the S-CSCF. Specifically, being a new user for that S-CSCF, the new S-CSF contacts the HSS (through a MAR / MAA command chain), to download the authentication vectors that are necessary to compose a challenge for the UE .
  • UAA User Authorization Response
  • the S-CSCF responds to the UE with an unauthorized message ("Unauthorized") from SIP (through the P-CSCF and the l-CSCF).
  • Unauthorized an unauthorized message
  • the LCF responds to the challenge by making a new registration by repeating the previous steps, but this time, when it receives the registration request, the new S-CSCF performs the authentication and activates in the HSS the status of said user from unregistered to registered by means of "Server Assignment Request" Diameter (SAR) and Server Assignment Response (SAA) commands, also downloading the user profile.
  • S-CSCF informs the UE (via the OK message, via the P-CSCF).
  • the S-CSCF assigned to the user After a successful user registration, the S-CSCF assigned to the user performs service control functions, sending a registration request to the CFD application server (and any other application server that has requested to be informed), informing them of the
  • the new S-CSCF assigned to the user and the CFD updates the location service information to reflect the identification (for example, the address) of the S-CSCF now assigned to the user and the CFD returns a confirmation from the S-CSCF. This can be seen in step 5 of Figure 3.
  • the S-CSCF assigned to the user it is necessary to replace all the SIP dialogues established by the user via the old S-CSCF, with new SIP dialogs to through the new S-CSCF.
  • this change process is done by procedures analogous to those described for the P-CSCF.
  • the user team sends a SIP invitation to the recipient (also called a remote part) of the dialogue, receives the OK from the recipient and sends confirmation (all these messages are sent by the LCF of the UE, via the P-CSCF and the new S-CSCF that allows communication with the target party).
  • the recipient party sends the recipient party a termination message (or closing) of the SIP dialog to close the SIP dialogue established via the old S-CSCF.
  • This termination message and its respective confirmation is made via the old S-CSCF (which was the S-CSCF used in this "old" dialog).
  • the l-CSCF entity plays the role of entry point in the home operator network (also called home operator network), also called home network, home network or home network.
  • home operator network also called home operator network
  • home network home network
  • home network home network or home network.
  • SIP Session Initiation Protocol
  • IETF Internet Engineering Task Force
  • DNS Domain Name System
  • an indication is sent to the CFS (this indication may come from the OSS / BSS system) and the CFS changes the configuration of the domain name server, DNS, in the source network to reflect the addition or removal of the address of said l-CSCF (added or removed), using for this any mechanism defined by the operator, for example by editing the zone master file.
  • This new configuration will preferably be carried out so that there is a load balancing between the existing CSCFs.
  • CSCFs can also be virtualized (perform its functions through virtual functions), among other things, to adapt the processing capacity of CFD type elements to the load of records
  • This application server will be identified for example by a URI (Uniform Resource Identifier) of the SIP protocol (called SIP URI);
  • SIP URI Uniform Resource Identifier
  • This identifier will include a domain name that can be resolved by the S-CSCF (using the procedures indicated in document RFC3263 mentioned in the previous paragraph) in the Domain Name Server for the different addresses of the virtual machines running the service CFD (that is, the identification of the CFD will be conveniently translated, redirecting it to the virtual machines that run that service).
  • the present invention adds adaptability and failure recovery (resilience) to IMS networks, use virtual functional entities in IMS networks or not, providing signaling procedures that allow for example to transfer users between functional elements (virtualized or not) in case of need (failure of an entity, overload or low load of an entity ).
  • the network can adapt, in a transparent manner to the user's applications, the distribution of its active control resources to the instantaneous load (with obvious advantages in terms of operation, speed, use of resources and cost). It also allows its integration with other architectures (for example with the NFV virtualization architecture) and proposes new functional elements and interfaces that coordinate the correct assignment of CSCFs to users in an IMS system, virtualized or non-virtualized.

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Abstract

La presente invención propone un procedimiento y sistema que añade capacidad de adaptación y recuperación a una red IMS, permitiendo transferir usuarios de un primer elemento funcional como un CSCF (incluso cuando es virtual) a otro. Esta transferencia está gestionada por nuevos elementos funcionales de la red que se encargan, entre otras acciones, de determinar qué usuarios están asignados al primer CSCF, qué usuarios se van a transferir, a qué otro CSCF van a ser transferidos e informar a los equipos de los usuarios afectados. Así, la presente invención permite a los operadores de red realizar balanceo de la carga de usuarios de distintos elementos (si por ejemplo, alguno está saturado o para aprovechar mejor los recursos) o liberar recursos de un elemento CSCF para poder desactivarlo (por ejemplo porque está infrautilizado) o porque esté fallando.

Description

DESCRIPCIÓN
Procedimiento y sistema para gestionar la transferencia de usuarios asignados, entre elementos de redes IMS.
Campo técnico de la invención
La presente invención tiene su aplicación dentro del sector de las telecomunicaciones y, especialmente, se refiere a entidades y servicios de red del Subsistema Multimedia del Protocolo de Internet (conocido como IMS, de sus siglas en inglés "Internet Protocol Multimedia Subsystem"). Más específicamente, la invención descrita en la presente memoria trata de la transferencia de usuarios entre entidades (también llamadas elementos) de Función de Control de Sesión de Llamada (conocido como CSCF, de sus siglas en inglés "Cali Session Control Function") de manera transparente a las aplicaciones, tanto para el caso de que estas entidades son virtuales como cuando no lo son.
Antecedentes de la invención
El Subsistema Multimedia IP (Protocolo de Internet, en inglés "Internet Protocol Multimedia Subsystem") IMS es el marco estructural (o en otras palabras, la tecnología) definida por el Proyecto de Asociación de Tercera Generación (conocido como 3GPP, de sus siglas en inglés "Third Generation Partnership Project") para suministrar servicios multimedia basados en el protocolo IP, incluyendo la Voz sobre IP, las videollamadas,... especialmente en redes de comunicación móviles. IMS proporciona servicios para establecer cualquier tipo de comunicación por IP, ya sea de voz o telefonía por vídeo, flujos de vídeo, mensajería instantánea y multimedia, juegos en red o realidad virtual.
Las principales entidades (o elementos) funcionales en IMS son:
- El Equipo de Usuario (conocido como UE, del inglés "User Equipment") IMS que es el terminal del usuario que participa en el establecimiento de sesión y el transporte de datos y contenidos. Usa un perfil (especificado en el Estándar correspondiente) del protocolo SIP (Protocolo de Inicio de Sesión, en inglés "Session Initiation
Protocol") que es un protocolo desarrollado para la iniciación, modificación y finalización de sesiones de usuario donde intervienen elementos multimedia. El usuario del UE tiene una identificación única dentro del sistema IMS. Esta identificación puede ser un identificador de recursos uniforme (URI, del inglés "Uniform Resources Idenfier") como se usa en HTTP.
- El Servidor del Abonado de Origen (también llamado Doméstico o de Hogar), HSS (del inglés "Home Subscriber Server") es una base de datos centralizada que contiene información relacionada con el usuario abonado y su suscripción, almacena datos de autenticación y perfil de los usuarios IMS que permiten la autenticación y autorización del usuario y puede proporcionar información acerca de la ubicación e información de IP del abonado (también llamado suscriptor), desempeñando un papel similar al Registro de Ubicación de Origen (también llamada Doméstica o de Hogar), HLR, (del inglés Home Location Register) del GSM (Sistema Global para Comunicaciones Móviles en inglés "Global System for Mobile Communication") y el Centro de Autenticación de la red móvil 3G / 2G. El HSS suele usar sistemas estándar de gestión de bases de datos.
- Las Funciones de Control de Sesión de Llamada o CSCF (del inglés "Cali Session Control Function") se encargan de manejar toda la señalización desde los usuarios finales a servicios y a otras redes. Estos CSCF usan un perfil (especificado en el Estándar correspondiente) del protocolo SIP (Protocolo de Inicio de Sesión, en inglés "Session Initiation Protocol") que es un protocolo desarrollado para la iniciación, modificación y finalización de sesiones de usuario donde intervienen elementos multimedia. La arquitectura 3GPP distingue 3 tipos de funciones (elementos que realizan estas funciones) CSCF:
El CSCF Proxy (P-CSCF) que es el primer punto de contacto dentro de la red IMS para un UE de IMS; establece asociaciones seguras con los UEs y enruta, para los UEs, mensajes SIP salientes/entrantes hacia/desde la infraestructura interna IMS. Puede estar en la red de acceso de origen (también llamada doméstica u hogar, en inglés "Home Access Network") del usuario o en una red de acceso visitada (en inglés "Visited Access Network") por el usuario.
El CSCF Interrogador (l-CSCF, en inglés "Interrogating CSCF") es el punto de entrada IMS en la red de acceso de origen del usuario. Entre otras funciones, interactúa con el HSS para identificar al S-CSCF asignado al usuario de acuerdo con el perfil de dicho usuario, dirige a ese S-CSCF tipos específicos de solicitudes recibidas del UE vía el P-CSCF, por ejemplo los mensajes para el registro, y enruta mensajes de entrada al UE.
El CSCF de servicio (S-CSCF, en inglés "Serving CSCF") es la entidad más relevante ya que permite la interacción coordinada de las entidades IMS para proveer servicios al usuario. Inicialmente registra los usuarios IMS mediante interacción con el HSS, enruta tipos específicos de mensajes SIP, por ejemplo, los mensajes que inician un nuevo diálogo SIP a UEs o a distintos Servidores de Aplicación o ASs (del inglés "Application Servers") normalmente de acuerdo a información del perfil del usuario. Por ejemplo, el
S-CSCF puede identificar mensajes de servicio de presencia y específicamente dirigirlos a servidores específicos de presencia.
- Por último indicar que IMS suele usar el sistema de nombres de dominios (o DNS, del inglés "Domain Ñame System") estándar de Internet para resolver las direcciones IP de los CSCFs y de los servidores de aplicación.
Después del éxito del modelo de computación/almacenaje en la nube (más conocido por su término en inglés "cloud"), donde tanto el procesamiento (o computación) de datos y los mismos datos se trasladan de terminales de usuario final a servidores dedicados, hay un interés por parte de los operadores (de redes de comunicación que usan IMS y en general, de cualquier red de comunicación, especialmente móvil) de mover la infraestructura de funciones de red a la nube. Con esto no sólo se mejora el funcionamiento en muchos casos sino que se reducen los gastos tanto operacionales como de capital (conocidos como OpEx y CapEx, del inglés "Operational Expenditures" and "Capital Expenditures) de los operadores, al desacoplar el hardware y el software de los elementos de red, sustituyendo dichos elementos que realizan funciones exclusivas para una determinada red (de un determinado operador) por dispositivos que usan aplicaciones (por ejemplo, en la nube) comercialmente disponibles (normalmente no sólo para ese operador o red sino para otros operadores/redes) que realizan las funciones de dichos elementos de red. Estos dispositivos son también conocidos como dispositivos COTS (del inglés, "Commercial Off-The-Shelf").
Es decir, lo que se hace es una "virtualización" de la arquitectura de red (o de al menos parte de ella), realizando las funciones de distintos elementos o nodos de la red en aplicaciones en la nube que realizan dichas funciones de red. En otras palabras, se usan unas funciones de red virtuales (conocidas como VNF, del inglés "Virtualized Network Functions"). Estas funciones se pueden desplegar de manera totalmente transparente para los elementos de red hardware que las usan, por ejemplo mediante un hipervisor (también llamado monitor de máquina virtual) que es una plataforma que permite aplicar diversas técnicas de control de virtualización. Así una VNF puede ser ejecutada sobre cualquier plataforma hardware compatible con el hipervisor, ya que él provee un interfaz unificado para acceder a procesamiento, almacenaje, elementos de red o en general a cualquier función que la plataforma hardware necesite.
Algunos de los principales operadores de red y proveedores de tecnología han creado una solución estandarizada para la Virtualización de Funciones de Red (conocida como NFV, del inglés "Network Functions Virtualization") Esta solución lo que pretende es definir un marco arquitectural de red estandarizado para la virtualización de funciones de red que permita entre otras cosas, la interoperabilidad entre VNFs, hipervisores y elementos de red y, generalmente hablando que, mejore la tecnología IT de virtualización existente. El NFV define una serie de bloques funcionales, que los operadores y proveedores pueden usar. Por ejemplo, existen una serie de elementos de gestión y orquestación conocidos como MANO (del inglés "Management and Orchestration") para gestionar y coordinar el ciclo de actuación de las VNFs, que tienen un interfaz con el OSS/BSS (Sistema de Soporte de Operaciones, OSS, del inglés Operations Support System) y del Sistema de Soporte de Negocios, BSS, del inglés, Business Support System) del operador de telecomunicaciones con el que operen. Como se explicará más adelante, en la solución propuesta en la presente invención, cuando se aplica a arquitecturas NFV, la interacción con las mismas también se hará a través de este OSS/BSS con el que tanto la solución propuesta como el NFV pueden comunicarse. Por supuesto, el NFV es sólo una opción posible para la virtualización de funciones de red, pero cada operador, puede usar esta opción para la virtualización de funciones de red o usar cualquier otra arquitectura.
Como se ha dicho anteriormente, hay varias ventajas en virtualizar los elementos de red (usando VNFs) como por ejemplo la reducción de los costes, agilizar la implantación en el mercado de servicios y funcionalidades, escalabilidad y elasticidad, ahorro de recursos y de consumo de energía... Sin embargo, todavía hay varios problemas no resueltos en la virtualización de elementos de red, especialmente en redes IMS. En concreto, aunque hay algunas soluciones para virtualizar parte de infraestructuras IMS no se ha proporcionado una solución que añada capacidad de adaptación y recuperación ante fallos (resiliencia) a redes IMS que usan esta virtualización proporcionando procedimientos de señalización que permitan por ejemplo transferir usuarios entre elementos funcionales virtualizados en caso de necesidad.
Existe, por lo tanto, la necesidad de proporcionar una solución que permita un uso óptimo de redes IMS resolviendo los problemas anteriormente expuestos.
Explicación de la invención
La presente invención proporciona un método y sistema que añade capacidad de adaptación y recuperación a una red IMS, permitiendo transferir usuarios asignados (y, por lo tanto carga) de un CSCF (incluso cuando es un elemento funcional virtual) a otro. Esta transferencia se realiza de manera transparente a los usuarios (abonados) del operador y, en concreto, a las aplicaciones que se están ejecutando en los equipos de los usuarios. La presente invención permite a los operadores de red realizar balanceo de la carga de usuarios de distintos CSCFs (si por ejemplo, alguno está saturado o para aprovechar mejor los recursos), liberar recursos de un elemento CSCF para poder desactivarlo (por ejemplo porque está infrautilizado) o porque esté fallando o incluso recuperar el estado ante fallos de máquinas virtuales (que son los dispositivos que realizan las distintas funciones de una o varias entidades CSCF). En otras palabras, con la presente invención un operador de red puede adaptar sus recursos activos a la carga real de cada momento (con las consiguientes ventajas en términos económicos y de eficiencia). Además, la presente invención también aplica a una red IMS que use funciones de red virtuales (también llamada red IMS virtual), tenga la arquitectura propuesta por el grupo del ETSI para la virtualización de funciones de red (NFV) o tenga otro tipo de arquitectura.
En un primer aspecto, la presente invención propone un procedimiento para transferir usuarios (o lo que es lo mismo para transferir carga que soportan estos elementos) entre elementos de una (sub)red IMS de una red de comunicaciones (red de origen) de un primer operador de comunicaciones (operador de origen), donde el procedimiento comprende: a) cuando se recibe en un primer elemento funcional (de Selección de Función de Control, CFS) de la red de comunicaciones una solicitud de transferencia de usuarios previamente asignados a un primer CSCF de la red IMS donde dicho primer CSCF es un P-CSCF o un S-CSCF, realizar los siguientes pasos:
a1) obtener el primer elemento funcional, de un servicio de localización de la red de comunicaciones, la identificación de los usuarios asignados a dicho primer CSCF (P- CSCF o S-CSCF);
a2) determinar el primer elemento funcional, de los usuarios asignados a dicho primer CSCF, qué grupo de usuarios van a ser transferidos a otro CSCF (P-CSCF si el primer CSCF es un P-CSCF o S-CSCF si el primer CSCF es un S-CSCF) y a qué CSCF de la red IMS va a ser asignado cada usuario de dicho grupo de usuarios; a3) para cada usuario del grupo de usuarios que van a ser transferidos, enviar el primer elemento funcional un mensaje a su equipo de usuario, informándole del cambio de CSCF y del nuevo CSCF (P-CSCF si el primer CSCF es un P-CSCF o S-
CSCF si el primer CSCF es un S-CSCF) asignado;
Al recibir un equipo de usuario el mensaje informándole del nuevo CSCF asignado, éste realiza un nuevo registro a nivel IMS, usando dicho CSCF asignado (P-CSCF o S-CSCF).
En una realización, al recibir el equipo de usuario el mensaje informándole del cambio de CSCF y realizar dicho equipo de usuario el nuevo registro a nivel IMS, envía el S-CSCF asignado al usuario, un mensaje a un servidor de aplicación de Descubrimiento de Función de Control, CFD-AS informándole del CSCF al que el usuario ha sido cambiado y dicho servidor de aplicación de Descubrimiento de Función de Control actualiza el servicio de localización con dicha información. En una realización, en el paso a3) el mensaje lo recibe el mensaje un elemento funcional de Función de control local, LCF, del equipo de usuario y el paso a4) lo realiza dicho elemento de Función de control local, LCF, que realiza dicho paso de manera transparente para el resto de aplicaciones que se están ejecutando en el equipo de usuario. Este elemento funcional LCF puede estar integrado en la pila de funciones IMS del equipo de usuario.
Además, tras recibir el equipo de usuario el mensaje informándole del cambio de CSCF y realizar dicho equipo de usuario el nuevo registro a nivel IMS, el equipo de usuario puede reemplazar todos los diálogos SIP establecidos por dicho usuario vía el primer CSCF con nuevos diálogos SIP establecidos vía el CSCF al que ha sido cambiado.
Si el primer CSCF es un S-CSCF, tras el paso a2) y previamente al paso a3), el primer elemento funcional, CFS, puede comunicarse con un HSS de la red del primer operador y le envía la información del nuevo S-CSCF asignado a cada usuario de dicho grupo de usuarios y el HSS actualiza la información del S-CSCF asignado a cada usuario, de acuerdo a la información procedente del primer elemento funcional.
La determinación del grupo de usuarios que van a ser transferidos se puede realizar basándose al menos en información incluida en la solicitud de transferencia y/o en la información disponible en el servicio de localización del sistema y/o en normas previamente establecidas por el operador de la red de comunicaciones.
El primer CSCF puede ser un P-CSCF de una red IMS de un segundo operador distinto al primer operador y, en ese caso, la solicitud de transferencia de usuarios proviene de un elemento funcional (CFS) del segundo operador (de la red visitada) o el primer CSCF puede pertenecer a la red IMS del primer operador y, en ese caso, la solicitud de transferencia de usuarios proviene de una entidad del primer operador (por ejemplo, del sistema OSS/BSS). La solicitud de transferencia puede venir causada por ejemplo, por un fallo, una sobrecarga o un bajo nivel de ocupación del primer CSCF.
En una realización, el servicio de localización es una base de datos ubicada en un servidor de aplicación CFD- AS de la red de comunicaciones.
En una realización, cuando el primer elemento funcional (CFS) de la red de comunicaciones recibe una indicación de que se ha introducido en la red de comunicaciones un nuevo I- CSCF o un nuevo servidor de aplicación de Descubrimiento de Función de Control, CFD-AS o una indicación de que se ha eliminado de red de comunicaciones un l-CSCF o un servidor de aplicación de Descubrimiento de Función de Control, CFD-AS ya existente, el primer elemento funcional (CFS) cambia la configuración de un servidor de nombre de dominios de la red de comunicaciones del primer operador de comunicaciones para que tenga en cuenta dicha introducción o eliminación de un l-CSF o de un servidor de aplicación de Descubrimiento de Función de Control cuando reciba una solicitud de asignación de l-CSF o de servidor de aplicación de Descubrimiento de Función de Control respectivamente.
El primer CSCF, los nuevos CSCFs a los que son transferidos los usuarios, el l-CSCF o el servidor de aplicación de Descubrimiento de Función de Control, CFD-AS que se añade o elimina, pueden ser virtuales (se realizan mediante funciones virtuales ejecutadas en máquinas virtuales) o no virtuales.
En un segundo aspecto, la presente invención propone un sistema para transferir usuarios en una (sub) red IMS de una red de comunicaciones de un primer operador de comunicaciones, que comprende:
- Un primer elemento funcional (CFS) de la red de comunicaciones que comprende:
Medios para recibir una solicitud de transferencia de usuarios asignados a un primer CSCF donde dicho primer CSCF es un P-CSCF o un S-CSCF y
Medios para, cuando recibe dicha solicitud, obtener de un servicio de localización de la red de comunicaciones, la identificación de los usuarios asignados a dicho primer
CSCF, determinar de los usuarios asignados a dicho primer CSCF, qué grupo de usuarios van a ser transferidos y a qué CSCF va a ser transferido cada usuario de dicho grupo y enviar al equipo de usuario de cada usuario de dicho grupo un mensaje informándole del cambio de CSCF y del CSCF asignado;
- Un segundo elemento funcional (LCF) en cada equipo de usuario, con medios para, al recibir el mensaje informándole del CSCF al que va a ser asignado, realizar dicho equipo de usuario un nuevo registro a nivel IMS usando dicho CSCF.
En una realización el sistema además comprende al menos un servidor de aplicación (CFD- AS) con medios para:
- Recibir de un S-CSCF de la red IMS un mensaje informándole del CSCF que sirve a cada usuario y actualizar el servicio de localización con dicha información.
En una realización el primer elemento funcional del sistema adicionalmente comprende: Medios para recibir una indicación de que se ha introducido en la red de comunicaciones un nuevo l-CSCF o un nuevo servidor de aplicación de Descubrimiento de Función de Control o una indicación de que se ha eliminado de red de comunicaciones un l-CSCF o un servidor de aplicación de Descubrimiento de Función de Control ya existente y medios para al recibir dicha indicación, cambiar la configuración de un servidor de nombre de dominios de la red de comunicaciones del primer operador de comunicaciones para que tenga en cuenta dicha introducción o eliminación de un l-CSF o de un servidor de aplicación de Descubrimiento de Función de Control cuando reciba una solicitud de asignación de l-CSF o de servidor de aplicación de Descubrimiento de Función de Control respectivamente.
En una realización el segundo elemento funcional de cada equipo de usuario del grupo de usuarios que van a ser transferidos, adicionalmente comprende medios para tras recibir el equipo de usuario el mensaje informándole del cambio de CSCF y realizar dicho equipo de usuario un nuevo registro a nivel IMS, reemplazar todos los diálogos SIP establecidos por dicho usuario vía el primer CSCF con nuevos diálogos SIP establecidos vía el CSCF al que ha sido cambiado.
Finalmente, en un tercer aspecto de la invención se presenta un programa de ordenador que comprende instrucciones ejecutables por ordenador para implementar el método descrito, al ejecutarse en un ordenador, un procesador digital de la señal, un circuito integrado específico de la aplicación, un microprocesador, un microcontrolador o cualquier otra forma de hardware programable. Dichas instrucciones pueden estar almacenadas en un medio de almacenamiento de datos digitales.
La presente invención presenta, entre otras, las siguientes ventajas:
Resiliencia de las funciones de control de IMS.
Permite al operador realizar una distribución apropiada de sus recursos de control a la carga instantánea (por ejemplo, número de mensajes por unidad de tiempo) generada por los usuarios. Posibilita al operador mantener activos únicamente los recursos de control necesarios para satisfacer la carga instantánea.
Para un entendimiento más completo de la invención, sus objetos y ventajas, puede tenerse referencia a la siguiente memoria descriptiva y a los dibujos adjuntos.
Descripción de los dibujos
Para completar la descripción que se está haciendo, y con el objeto de asistir para una mejor comprensión de las características de la invención, según un ejemplo preferido de realización práctica de la misma, que acompaña dicha descripción como una parte integral de la misma, hay un conjunto de dibujos en los cuales, a modo de ilustración y no de manera restrictiva, ha sido representado lo siguiente:
La Figura 1 muestra un diagrama de bloques de la arquitectura del sistema para gestionar la transferencia de usuarios en redes IMS, según una realización de la invención.
La Figura 2 muestra un diagrama de mensajes intercambiados entre las distintas entidades del sistema en el caso de cambio de la asignación de un P-CSCF según una realización de la invención.
La Figura 3 muestra un diagrama de mensajes intercambiados entre las distintas entidades del sistema en el caso de cambio de la asignación de un S-CSCF según una realización de la invención.
Descripción detallada de la invención
Una realización preferida de la invención se centra en un método y sistema que añade capacidad de adaptación y recuperación a una red IMS, permitiendo transferir el estado de los usuarios de un elemento funcional de la red IMS (por ejemplo, un CSCF) a otro (incluso cuando los CSCFs son elementos funcionales virtuales, es decir, sus funciones se realizan mediante funciones de red virtuales), proporcionando así un entorno IMS fiable (incluso cuando se usan funciones de red virtuales) de una manera transparente para los usuarios finales y, en concreto, a las aplicaciones que se están ejecutando en los equipos de los usuarios finales.
La arquitectura aquí presentada opera sobre la infraestructura IMS (IP Multimedia Subsystem), especificada por el 3GPP para redes de operador, y define nuevos elementos (entidades) funcionales e interfaces de estos elementos funcionales con los elementos de IMS, así como con elementos del Sistema de Soporte de Operaciones (OSS, del inglés Operations Support System) y del Sistema de Soporte de Negocios (BSS, del inglés, Business Support System), a través del cual pueden interactuar con otras arquitecturas como NFV; definiendo los procedimientos de señalización entre los nuevos elementos funcionales y los existentes, para poder transferir las asignaciones de los usuarios entre entidades funcionales IMS, como los CSCFs proxy o de servicio. Ahora, se describirán las entidades funcionales (también llamados elementos funcionales), así como los procedimientos de señalización de IMS propuestos para soportar la asignación apropiada de usuarios a los CSCFs disponibles. Estas entidades y los procedimientos de señalización permiten entre otras cosas que un operador de origen, también llamado doméstico o de hogar, en inglés "home operator" cambie dinámicamente el P-CSCF o el S- CSCF (y otras entidades funcionales) asignado a cualquiera de sus usuarios, de manera transparente para las aplicaciones de estos usuarios que se ejecutan en los terminales (equipos) de usuarios. Así, la arquitectura propuesta permite que el operador de origen mantenga una distribución apropiada de carga entre los CSCFs (ya sean virtuales o no virtuales).
En la figura 1 se muestran los nuevos elementos funcionales propuestos y su relación con el núcleo IMS y con el sistema OSS/BSS. En la figura 1 los elementos CSCF presentados son virtuales y para su virtualización se usa una arquitectura NFV, pero esto es sólo un ejemplo particular. La presente invención también puede aplicarse cuando los elementos CSCF son no virtuales o funcionan con otra arquitectura de virtualización distinta a NFV.
Estos nuevos elementos funcionales propuestos son:
- El elemento de Descubrimiento de Función de Control (CFD, del inglés "Control Function Discovery") es un servidor de aplicación (AS, del inglés "Application Server") que actúa como un agente de usuario SIP. La identificación SIP (normalmente del tipo identificación de recursos uniforme, URI) de este servidor de aplicación puede estar configurada en el perfil del usuario. Así, después de un registro satisfactorio de un usuario en la red IMS, el servidor de aplicación CFD es notificado por el S-CSCF (mediante el interfaz ISC por ejemplo) de la información correspondiente a ese registro particular, que incluirá al menos las direcciones del P-CSCF y el S-CSCF asignados a dicho usuario. El CFD AS almacena dicha información en un servicio de localización (que puede ser externo o interno al CFD AS). Este servicio de localización puede ser un servidor o una base de datos en el dominio de la red origen (también llamada doméstica o de hogar, en inglés "home network") que mantiene toda la información relativa a las funciones de control de IMS que sirven a los usuarios de la red origen; es decir, en este servicio de localización el CFD AS almacena entre otras informaciones, los usuarios asignados a cada CSCF de la red IMS. Desde el punto de vista de la puesta en práctica, el servidor de aplicación CFD puede también ser virtualizado por el sistema de gestión y orquestación NFV (es decir, que el CFD se realiza mediante una función virtual), que puede dinámicamente crear o borrar instancias de CFD, dependiendo del número de registros que haya, para adaptar la capacidad de procesamiento ante cargas de registros muy variables.
- El elemento de Selección de Función de Control (CFS, del inglés "Control Function Selection") se puede decir que es el punto de contacto con los sistemas OSS o BSS (que normalmente se presentan juntos con el nombre sistema OSS/BSS) del operador o proveedor de telecomunicaciones. El sistema OSS/BSS llama al CFS cuando se requiere una redistribución de carga de los CSCFs (P-CSCFs, S-CSCFs, l-CSCFs) o CFD ASs existentes (ya sean virtuales o no virtuales). Esto puede suceder como consecuencia de un fallo o de una sobrecarga en una de estas funciones de red o debido a que se introduzca un nuevo CSCF o CFD AS o se elimine un CSCF o CFD AS existente. EL CFS puede implementar un interfaz Cx (tal como está definido en la especificación de IMS) para poder comunicarse con el HSS. Si se usa una arquitectura NFV, uno de los elementos de gestión y orquestación (MANO) se comunicará con el OSS/BSS pidiendo la redistribución y el OSS/BSS realizará la llamada al CFS. Es decir, el CFS no se comunicará con ningún elemento de la arquitectura NFV sino que se comunicará con el OSS/BSS del que recibirá la petición de redistribución (para el CFS será transparente que esta petición provenga de un elemento de una arquitectura NFV o de cualquier otro elemento virtual o no virtual, ya que él se comunica con el OSS/BSS).
El CFS basa su operación principalmente en la información que guarda el CFD AS en el servicio de localización del dominio de la red de origen. Es decir, en la información de los CSCFs asignados a cada usuario. El CFS recibe una indicación (del OSS/BSS, a través del punto de referencia o interfaz que se ha llamado Os-CFS) de que se tiene que realizar una transferencia de carga de un CSCF (un P-CSCF o un S-CSCF, virtual o no virtual) al que llamaremos CSCF origen, a otro al que llamaremos CSCF destino. ...). Como en estos CSCF la carga está producida por mensajes de los usuarios que tiene asignados, esta solicitud de transferencia de carga es equivalente a una solicitud de transferencia de usuarios asignados. Es decir, que esta solicitud lo que indica es que se tienen que transferir usuarios que están asignados a un CSCF a otro CSCF por cualquier causa, por ejemplo, sobrecarga, fallo... ). Como consecuencia, el CFS obtiene del servicio de localización la información de los usuarios que estaban servidos por el CSCF origen. Usando esta información y de acuerdo a las políticas establecidas por el operador de origen, el CFS decide qué grupo de usuarios serán transferidos del CSCF origen al CSCF destino, es decir, pasarán de ser servidos (estar asignados) por el CSCF origen a ser servidos por el CSCF destino. Entonces, el CFS inicia los procedimientos de señalización IMS que permiten el cambio de CSCF asignado a este grupo de usuarios; para ello, contacta vía el punto de referencia o interfaz que se ha llamado CFS-UE con un elemento funcional de Función de Control Local (LCF, del inglés Local Control Function) que está en cada uno de los equipos de usuario IMS de los usuarios del grupo a transferir. Es decir, el CFS contacta con el LCF del equipo de usuario de cada usuario que se va a transferir de un CSCF a otro. El LCF (que es un nuevo elemento funcional propuesto por la presente invención) se integra en la pila de funciones de IMS del equipo de usuario (del terminal de usuario) y el LCF ejecuta estos procesos de señalización para la transferencia del usuario de manera transparente para cualquier aplicación de usuario final que se ejecuta en el equipo de usuario. En otras palabras, las aplicaciones de usuario final no ven afectada su operación ni tienen que hacer ninguna acción adicional por el cambio de CSCF.
El OSS/BSS también contacta al CFS cuando se introduce (dado de alta) en la red o elimina un nuevo l-CSCF o CFD AS, virtual (es decir, una función virtual que ejecuta las funciones de un l-CSCF o un CFD AS) o no virtual. Cuando uno de estos elementos es introducido en la red, se le transferirá carga de los usuarios de acuerdo a las normas de reparto de carga del operador de origen al que pertenece la red de comunicaciones (por ejemplo, una norma puede ser que cada elemento sea usado por el mismo número de usuarios o tenga el mismo número de usos en cada periodo) o cuando uno de estos elementos es eliminado, la carga de los usuarios se redistribuirá entre los otros elementos de acuerdo a las normas de reparto de carga del operador de origen (doméstico o de hogar), mediante una configuración apropiada del servidor DNS de la red de origen. Con estas operaciones el CFS puede asegurar un equilibrio apropiado de carga entre los l-CSCFs o CFD ASs existentes. En otras palabras, ni los l-CSCFs ni los CFD ASs están asignados a usuarios como tales, sino que cuando hay que usarlos, se realiza una consulta al DNS lo que permite identificar que I- CSCF o que CFD AS usar; por lo que en el caso de adición o eliminación de uno de estos nodos no hay transferencia de usuarios propiamente dicha. En la presente invención, lo que se hace es que cuando se crea/elimina un l-CSCF o un CFD AS, el OSS/BSS se lo indica al CFS, y éste cambia la configuración del DNS para que se empiece a usar o se deje de usar ese l-CSCF o CFD AS y esta configuración se realizará de manera que la distribución del uso de los l-CSCF o CFD AS esté de acuerdo a unas normas de reparto de carga. Por tanto, se consigue también en este caso una re-distribución de la carga, pero gobernada por el DNS.
Por último, de acuerdo a las especificaciones de los estándares IMS, cuando un usuario está en itinerancia (en inglés "roaming") en otra red (llamada red visitada, en inglés "visited network") distinta de la red del operador al que pertenece (llamada red de origen, red base o red doméstica o red hogar, en inglés "home network"), el P-CSCF asignado a dicho usuario puede estar situado en la red visitada. En este caso, después del registro satisfactorio del usuario, el CFD AS de la red de origen almacena para dicho usuario la dirección del P- CSCF en el servicio de localización. Adicionalmente, si este P-CSCF de la red visitada no está asignado a ningún otro usuario de la red de origen (es decir es el primer usuario de la red origen que usa este P-CSCF de la red visitada), el CFD AS contacta con el CFS (vía el punto de referencia o interfaz CFD-CFS), para que el CFS registre en la red visitada que se desea recibir notificaciones en caso de que dicho P-CSCF tenga cualquier incidencia que provoque una transferencia de usuarios.
Para ello, si la red visitada también implementa la solución de la presente invención, y hay un acuerdo a nivel de servicio (SLA, del inglés "Service Level Agreement") entre los operadores de la red hogar y la red visitada, el CFS de la red de origen se comunica con el CFS de la red visitada (vía el punto de referencia o interfaz CFS-CFS) y registra un estado en el CFS de la red visitada para recibir notificaciones acerca del estado del P-CSCF asignado al usuario,. Así, el CFS en la red de origen será notificado en caso de que el P- CSCF (virtual o no virtual) falle, necesite transferir usuarios o necesite ser eliminado, debido a una redistribución de carga en la red visitada. Si esto ocurre, el CFS en la red de origen puede iniciar un cambio de P-CSCF para cada equipo de usuario afectado, transfiriéndolos a un nuevo P-CSCF.
Aparte de los interfaces con los elementos funcionales propuestos en la presente invención (Os-CFS, CFS-CFS, CFS-UE, CFD-CFS), en la figura 1 , también están indicados interfaces conocidos y definidos en los distintos estándares para la comunicación entre entidades NFV (como el Os-MA que une el OSS/BSS con el sistema de gestión y orquestación) y entre entidades IMS (como el Mw que es el interfaz entre entidades CSCF, el Gm que es el interfaz entre un equipo de usuario y un P-CSCF, el ISC que es el interfaz entre un S-CSCF y un servidor de aplicación y el Cx que es el interfaz entre el HSS y los CSCF.
A continuación se mostrará, el mecanismo de señalización de IMS propuesto en una realización de la presente invención en caso de cambio en la asignación de un P-CSCF o un S-CSCF a un usuario registrado en la red de origen. Adicionalmente se describirán los mecanismos requeridos en caso de añadir o eliminar una entidad funcional en la red distinta de un P-CSCF o un S-CSCF, por ejemplo, un l-CSCF o un CFD-AS.
Cambio de la asignación de un P-CSCF A continuación se describirá el procedimiento que se realiza, de acuerdo a una realización de la invención, para cambiar la entidad P-CSCF asignada a un determinado usuario. Un diagrama con los principales mensajes intercambiados en este procedimiento, se muestra en la figura 2. Se ha supuesto, que previamente a este procedimiento de cambio, dicho usuario se ha registrado en la red IMS y ha establecido un conjunto de sesiones multimedia mediante diálogos SIP, usando el procedimiento habitual definido en las especificaciones de IMS.
El primer paso (1) consiste en contactar a la entidad CFS para que haga una transferencia de carga (de usuarios asignados) de un primer P-CSCF (virtual o no) a otro(s) P-CSCF(s) (de la red de origen si el primer P-CSCF pertenece a la red de origen o de la red visitada si el primer P-CSCF pertenece a una red visitada). Esta indicación (que es la que desencadena todo el proceso de cambio) puede provenir de una red visitada o de la red de origen (por ejemplo, como se ha indicado anteriormente, del sistema OSS/BSS de la red de origen). La transferencia de carga puede requerirse, por ejemplo, debido a la sobrecarga o fallo de un P-CSCF, que implica que al menos parte de los usuarios asignados al P-CSCF (en el caso de sobrecarga) o todos los usuarios (en el caso de fallo) deben transferirse a al menos otro P-CSCF. Cada P-CSCF al que se transfieren usuarios (que son los que generan la carga) puede ser un P-CSCF que está siendo ya usado o un P-CSCF de nueva creación (un P-CSCF no virtual o un P-CSCF virtual, por ejemplo provisto por el sistema de gestión y orquestación NFV para sustituir a un P-CSCF que ha fallado). La transferencia también puede ser debida a que, la carga del P-CSCF es tan baja, que se decide prescindir de éste y distribuir su carga entre los demás. La entidad que contacta al CFS (por ejemplo, el sistema OSS/BSS) puede incluir en la indicación, la causa de la transferencia, los P-CSCFs a los que hay que transferirle la carga y la asignación de carga (usuarios) que debe transferir a cada P-CSCF existente (por ejemplo puede especificar qué número o porcentaje de usuarios debe transferir a cada P-CSCF).
Como consecuencia de la indicación recibida, el CFS obtiene del servidor (servicio) de localización, la información acerca de qué usuarios están asignados al P-CSCF afectado, cuyos usuarios se deben transferir (al que por claridad llamaremos antiguo P-CSCF o P- CSCF origen). Basándose en dicha información y teniendo en cuenta al menos la información incluida (por ejemplo, por el OSS/BSS) en la orden de transferencia y las políticas del operador de origen (las normas previamente establecidas por el operador para este tipo de casos), el CFS determina el conjunto de usuarios que van a ser transferidos a cada P-CSF ya existente.
Como se ha especificado, la indicación también puede provenir de un CFS de otro operador (de una red visitada); esto ocurre por ejemplo, cuando un P-CSCF, virtual o no virtual, de una red visitada ha fallado o debe ser eliminado, y el CFS en la red de origen hogar ha indicado su deseo de recibir notificaciones acerca del estado de ese P-CSCF. Esto suele ocurrir cuando dicho P-CSCF está asignado a uno o varios usuarios de la red de origen que están en itinerancia en la red visitada. En tal caso, un CFS de la red visitada indicará al CFS de la red de origen que hay que realizar una transferencia de P-CSCF y opcionalmente indicará la razón de la transferencia e incluso un P-CSCF o P-CSCFs alternativos al que se pueden asignar los usuarios afectados de la red de origen. En este caso, el CFS de la red de origen determinará el grupo de usuarios que están asignados al P-CSCF afectado, mediante el servicio de localización. Estos usuarios serán transferidos al P-CSCF o P- CSCFs alternativos de la red visitada indicados en la orden de transferencia (si alguno ha sido indicado en la misma).
Posteriormente a recibir la indicación y determinar el conjunto de usuarios a transferir, el CFS se comunica con (2) el equipo de usuario (UE) de cada usuario IMS que va a ser transferido a otro P-CSCF (al que llamaremos nuevo P-CSCF o P-CSCF destino). Esta comunicación se establece entre el CFS y el elemento funcional LCF que como se ha explicado antes está en cada equipo de usuario IMS. Esta comunicación se hace a través del interfaz (o punto de referencia cfs-ue); debe ser posible realizar la comunicación entre el CFS y el LCF sin usar la ruta de señalización IMS habitual, ya que puede que la transferencia de usuarios se deba precisamente a un fallo o un P-CSCF sobresaturado, por lo que la ruta de señalización IMS habitual (que pasa por el P-CSCF asignado al usuario) no funcionaría correctamente. Como resultado de la comunicación con el CFS (donde el CFS le informa de la dirección del nuevo P-CSCF asignado al usuario), el LCF puede iniciar independientemente los procedimientos de señalización IMS necesarios para forzar la asignación del usuario al P- CSCF destino. En concreto, el LCF ejecuta un nuevo registro a nivel IMS (3), a través del P- CSCF destino, usando la dirección del P-CSCF destino que le ha indicado el CFS. Después de un registro exitoso del usuario, y siguiendo los procedimientos de IMS habituales, el S- CSCF asignado al usuario realiza funciones de control del servicio, enviando un mensaje de solicitud de registro de SIP (en inglés SIP Register) para todo servidor de aplicación especificado en el perfil de usuario para el evento de registro. Así, una solicitud de registro es enviada al servidor de aplicación CFD, informándole del nuevo P-CSCF asignado al usuario (P-CSCF destino) y el CFD actualiza la información del servicio de localización para reflejar la identificación (por ejemplo, la dirección) del P-CSCF asignado ahora al usuario. Finalmente, para completar la transferencia del usuario al nuevo P-CSCF, es necesario reemplazar todos los diálogos SIP establecidos por el usuario a través del antiguo P-CSCF, con nuevos diálogos SIP a través del nuevo P-CSCF. Este proceso de cambio se hace mediante procedimientos ya conocidos (por ejemplo, los definidos en el documento de R. Mahy, B. Biggs, R. Dean, The Session Initiation Protocol (SIP) "Replaces" Header, RFC 3891 , Septiembre 2004, del Grupo de Tareas de Ingeniería de Internet (o IETF, del inglés ", Internet Engineering Task Forcé"). En la figura 2, (paso 4), se muestran los mensajes más importantes para reemplazar un diálogo SIP específico vía el antiguo P-CSCF por uno vía el nuevo P-CSCF, de acuerdo a una realización de dicho proceso. Para ello, el equipo de usuario envía una invitación de diálogo SIP (en inglés, "Invite") a la parte destinataria del diálogo, recibe el OK de la parte destinataria (también llamada parte remota) y le envía confirmación (todos estos mensajes los envía el UE, vía el nuevo P-CSCF y el S-CSCF que permite la comunicación con la parte destinataria). Una vez hecho esto, le envía a la parte destinataria, un mensaje de terminación (o cierre) del diálogo SIP (en inglés, "Bye") para cerrar el diálogo SIP establecido vía el antiguo P-CSCF. Este mensaje de terminación y su respectiva confirmación se realiza vía el antiguo P-CSCF.
Cambio de la asignación de un S-CSCF
A continuación se describirá el procedimiento que se realiza, de acuerdo a una realización de la invención, para cambiar la entidad S-CSCF asignada a un determinado usuario. Un diagrama con los principales mensajes intercambiados en este procedimiento, se muestra en la figura 3. Al igual que en el escenario anterior, se ha supuesto, que previamente a este procedimiento de cambio, dicho usuario se ha registrado en la red IMS y ha establecido un conjunto de sesiones multimedia mediante el protocolo SIP, usando el procedimiento habitual definido en las especificaciones de IMS.
El procedimiento es similar al anteriormente descrito para el cambio de P-CSCF, pero con una diferencia principal: Como el S-CSCF es una entidad funcional que siempre está ubicada en la red de origen (en inglés "home network") del usuario, la indicación para realizar la redistribución de carga (de usuarios asignados) (1) sólo puede ser dada a la entidad CFS desde la propia red de origen (por ejemplo, como se ha indicado anteriormente, del sistema OSS/BSS de la red de origen) y no desde una red visitada (en inglés "visited network") como podía ocurrir en el caso anterior. La transferencia de carga puede requerirse, por ejemplo, debido a la sobrecarga o fallo de un S-CSCF que implica que al menos parte de los usuarios asignados al mismo deben transferirse a al menos otro S-CSCF de la red de origen. Este segundo S-CSCF (uno o varios) al que se transfieren los usuarios (que producen la carga) puede ser un S-CSCF que está siendo ya usado o un S-CSCF de nueva creación (que puede ser no virtual o virtual, por ejemplo, un S-CSCF virtual provisto por el sistema de gestión y orquestación NFV para sustituir a un S-CSCF que ha fallado). La transferencia también puede ser debida a que, la carga del S-CSCF es tan baja, que se decide prescindir de éste y distribuir su carga. La entidad que da la indicación al CFS (por ejemplo, el sistema OSS/BSS de la red de origen) puede incluir en la indicación, la causa de la transferencia, los S-CSCFs a los que hay que transferirle carga y la cantidad carga que debe transferir a otros S-CSCF (incluso puede especificar qué número o porcentaje de usuarios debe transferir a cada S-CSCF). Tras el primer paso (1) en el que la entidad CFS recibe una indicación para que haga una transferencia de carga (de usuarios asignados) de un primer S-CSCF a otro (u otros), el CFS obtiene del servicio de localización, la información acerca de qué usuarios están asignados al S-CSCF afectado, cuyos usuarios se deben transferir (al que por claridad llamaremos antiguo S-CSCF o S-CSCF origen). Basándose en dicha información y teniendo en cuenta al menos la información incluida en la indicación de transferencia y las políticas establecidas por el operador de origen (las normas previamente establecidas por el operador para este tipo de casos), el CFS determina el conjunto de usuarios que van a pueden ser transferidos a cada S-CSF ya existente. Entonces, para cada usuario que va a ser transferido a otro S-CSCF, el CFS contacta con el HSS (2) de la red de origen (mediante el interfaz o punto de referencia Cx) y cambia en el HSS el S-CSCF asignado a dicho usuario. Esto se puede hacer, usando por ejemplo, los comandos definidos por el estándar de IMS como una solicitud de autenticación multimedia (MAR, del inglés Multimedia-Authentication-Request) que es un comando del protocolo "Diameter". En esta solicitud se incluirá la identificación (por ejemplo, la dirección) del nuevo S-CSCF asignado a dicho usuario. A este comando le contestará el HSS con una respuesta de autenticación multimedia (MAA, del inglés Multimedia-Authentication-Answer), confirmando que ya ha cambiado el S-CSCF asignado a dicho usuario. Después, el CFS se comunica (3) con el equipo de usuario (UE) de cada usuario IMS que va a ser transferido a otro S-CSCF (al que se llamará nuevo S-CSCF o S-CSCF destino). Esta comunicación se establece entre el CFS y el elemento funcional LCF en cada equipo de usuario IMS. El CFS instruirá al LCF para iniciar los procedimientos de señalización de IMS necesarios (registro) para forzar la asignación del usuario al nuevo S-CSCF.
En concreto, al igual que en el escenario anterior, el LCF ejecuta un registro a nivel IMS usando el nuevo S-CSCF. En el paso 4 de la figura 3 se muestra un ejemplo del proceso de registro. En este ejemplo el proceso de registro tiene dos fases. En la primera fase el equipo de usuario (también llamado terminal IMS) genera una solicitud de registro SIP (en inglés "SI P Register) que se enruta a través del P-CSCF asignado al usuario y a través de un I- CSCF de la red de origen. Entonces el l-CSCF contacta con el HSS para descubrir si hay un S-CSCF asignado al usuario y su dirección. Esto lo hace, según el estándar IMS, usando un comando del protocolo "Diameter" de Solicitud de Autorización de Usuario (UAR, del inglés "User Authorization Request). Como previamente el CFS ha hecho que se le asigne al usuario en el HSS el nuevo S-CSCF (en el paso 2), el HSS le devuelve al l-CSCF la dirección del nuevo S-CSCF. Esto lo hace, según el estándar IMS, usando un comando del protocolo "Diameter" de Respuesta de Autorización de Usuario (UAA, del inglés "User Authorization Answer"). Consecuentemente, el nuevo S-CSCF recibe la solicitud de registro y realiza la autenticación del usuario que requiere una nueva transacción de registro (segunda fase) entre el equipo de usuario (en concreto el LCF) y el S-CSCF. En concreto, al ser un usuario nuevo para ese S-CSCF, el nuevo S-CSF contacta con el HSS (mediante una cadena de comandos MAR/MAA), para descargar los vectores de autenticación que son necesarios para componer un reto para el UE. Entonces, el S-CSCF responde al UE con un mensaje de no autorizado ("Unauthorized") de SIP (a través del P- CSCF y el l-CSCF). Ante eso, el LCF responde al reto realizando un nuevo registro repitiendo los pasos anteriores, pero esta vez, cuando recibe la solicitud de registro el nuevo S-CSCF realiza la autenticación y activa en el HSS el estado de dicho usuario de no registrado a registrado mediante comandos "Diameter" de Solicitud de Asignación de Servidor (SAR, del inglés "Server Assignment Request") y de Respuesta de Asignación de Servidor (SAA, del inglés "Server Assignment Answer"), descargando además el perfil de usuario. Después el S-CSCF le informa al UE (mediante el mensaje OK, vía el P-CSCF).
Después de un registro exitoso del usuario, el S-CSCF asignado al usuario realiza funciones de control del servicio, enviando una solicitud de registro al servidor de aplicación CFD (y a cualquier otro servidor de aplicación que haya solicitado que se le informe), informándole del nuevo S-CSCF asignado al usuario y el CFD actualiza la información del servicio de localización para reflejar la identificación (por ejemplo, la dirección) del S-CSCF asignado ahora al usuario y el CFD devuelve una confirmación de al S-CSCF. Esto se puede ver en el paso 5 de la figura 3. Finalmente, para completar la transferencia del usuario al nuevo S-CSCF, es necesario reemplazar todos los diálogos SIP establecidos por el usuario vía el antiguo S-CSCF, con nuevos diálogos SIP a través del nuevo S-CSCF. Como se puede ver en el paso 6 de la figura 3, este proceso de cambio se hace mediante procedimientos análogos a los descritos para el P-CSCF. Para ello, para cada diálogo de SIP establecido, el equipo de usuario envía una invitación de SIP a la parte destinataria (también llamada parte remota) del diálogo, recibe el OK de la parte destinataria y le envía confirmación (todos estos mensajes los envía el LCF del UE, vía el P-CSCF y el nuevo S-CSCF que permite la comunicación con la parte destinataria). Una vez hecho esto, le envía a la parte destinataria, un mensaje de terminación (o cierre) del diálogo SIP para cerrar el diálogo SIP establecido vía el antiguo S- CSCF. Este mensaje de terminación y su respectiva confirmación se realiza vía el antiguo S- CSCF (que era el S-CSCF usado en este "antiguo" diálogo).
Adición o eliminación de un l-CSCF o de un servidor de aplicación CFD.
A continuación se describirá el procedimiento que se sigue, de acuerdo a una realización de la invención, para añadir o eliminar entidades funcionales l-CSCF o un servidor de aplicación CFD (que pueden ser virtuales o no).
Como se comentó anteriormente, la entidad l-CSCF desempeña el papel de punto de entrada en la red del operador de origen (en inglés "home operator network") también llamada red de origen, red doméstica o red hogar. La selección de un l-CSCF durante el registro en IMS y el establecimiento de sesión se hace mediante procedimientos de SIP ya conocidos (por ejemplo, los definidos en el documento de J. Rosenberg y H. Schulzrinne. Session Initiation Protocol (SIP): Locating SIP Servers, RFC 3263, Junio 2002, del Grupo de Tareas de Ingeniería de Internet, IETF), basado en el uso de DNS (Sistema de Nombre de Dominios). El proceso de registro y establecimiento de sesión IMS se realizan siguiendo procedimientos ya conocidos de acuerdo al estándar IMS y, por tanto, no son objeto de la presente invención. Cuando se añade o se elimina un l-CSCF, virtual o no virtual, una indicación es enviada al CFS (esta indicación puede provenir del sistema OSS/BSS) y el CFS cambia la configuración del servidor de nombre de dominios, DNS, en la red de origen para reflejar la adición o la eliminación de la dirección de dicho l-CSCF (añadido o eliminado), utilizando para ello cualquier mecanismo definido por el operador, por ejemplo mediante la edición del fichero maestro de la zona. Esta nueva configuración, preferentemente se realizará de manera que haya un balanceo de carga entre los l-CSCFs existentes.
Como se ha explicado antes, no sólo los CSCFs sino que el servidor de aplicación CFD también puede ser virtualizado (realizar sus funciones mediante funciones virtuales), entre otras cosas, para adaptar la capacidad de proceso de los elementos de tipo CFD a la carga de registros. Este servidor de aplicación será identificado por ejemplo mediante un URI (Identificador de Recursos Uniforme) del protocolo SIP (llamado SIP URI); este identificador incluirá un nombre de dominio que puede ser resuelto por el S-CSCF (usando los procedimientos indicados en el documento RFC3263 mencionado en el párrafo anterior) en el Servidor de Nombre de Dominios para las diferentes direcciones de las máquinas virtuales que ejecuten el servicio CFD (es decir, la identificación del CFD será convenientemente traducida, redireccionandola a las máquinas virtuales que ejecutan ese servicio).
De manera análoga al caso de adición o eliminación del l-CSCF, cuando se añade o se elimina un servidor de aplicación CFD (sea virtual o no), una indicación es enviada al CFS (esta indicación puede provenir del sistema OSS/BSS) y el CFS cambia la configuración del servidor de nombre de dominios en la red de origen convenientemente para reflejar la adición o la eliminación de la dirección de dicho CFD. Esta nueva configuración, preferentemente se realizará de manera que haya un balanceo de carga entre los servidores de aplicación existentes.
Resumiendo, la presente invención añade capacidad de adaptación y recuperación ante fallos (resiliencia) a redes IMS, usen entidades funcionales virtuales en redes IMS o no, proporcionando procedimientos de señalización que permitan por ejemplo transferir usuarios entre elementos funcionales (virtualizados o no) en caso de necesidad (fallo de una entidad, sobrecarga o baja carga de una entidad... ). Con la presente invención la red puede adaptar, de manera transparente a las aplicaciones del usuario, la distribución de sus recursos activos de control a la carga instantánea (con evidentes ventajas en términos de funcionamiento, rapidez, aprovechamiento de recursos y coste). Además permite su integración con otras arquitecturas (por ejemplo con la arquitectura de virtualización NFV) y propone nuevos elementos funcionales e interfaces que coordinen la asignación correcta de CSCFs a usuarios en un sistema IMS, virtualizado o no virtualizado.
Obsérvese que en este texto, el término "comprende" y sus derivaciones (tales como "comprendiendo", etc.) no deberían ser entendidos en un sentido de exclusión, es decir, estos términos no deberían ser interpretados como excluyentes de la posibilidad de que lo que se describe y define pueda incluir elementos, etapas, etc., adicionales.
Algunas realizaciones preferidas de la invención se describen en las reivindicaciones dependientes que se incluyen seguidamente.
Descrita suficientemente la naturaleza de la invención, así como la manera de realizarse en la práctica, hay que hacer constar la posibilidad de que sus diferentes partes podrán fabricarse en variedad de materiales, tamaños y formas, pudiendo igualmente introducirse en su constitución o procedimiento, aquellas variaciones que la práctica aconseje, siempre y cuando las mismas, no alteren el principio fundamental de la presente invención.
La descripción y los dibujos simplemente ilustran los principios de la invención. Por lo tanto, debe apreciarse que los expertos en la técnica podrán concebir varias disposiciones que, aunque no se hayan descrito o mostrado explícitamente en este documento, representan los principios de la invención y están incluidas dentro de su alcance. Además, todos los ejemplos descritos en este documento se proporcionan principalmente por motivos pedagógicos para ayudar al lector a entender los principios de la invención y los conceptos aportados por el (los) inventor(es) para mejorar la técnica, y deben considerarse como no limitativos con respecto a tales ejemplos y condiciones descritos de manera específica. Además, todo lo expuesto en este documento relacionado con los principios, aspectos y realizaciones de la invención, así como los ejemplos específicos de los mismos, abarcan equivalencias de los mismos.
Aunque la presente invención se ha descrito con referencia a realizaciones específicas, los expertos en la técnica deben entender que los anteriores y diversos otros cambios, omisiones y adiciones en la forma y el detalle de las mismas pueden realizarse sin apartarse del alcance de la invención tal como se definen mediante las reivindicaciones siguientes.

Claims

REIVINDICACIONES
1. Un procedimiento para transferir usuarios en una red IMS de una red de comunicaciones de un primer operador de comunicaciones, caracterizado el procedimiento por comprender: a) cuando se recibe en un primer elemento funcional de la red de comunicaciones una solicitud de transferencia de usuarios previamente asignados a un primer CSCF donde dicho primer CSCF es un P-CSCF o un S-CSCF, realizar los siguientes pasos:
a1) obtener el primer elemento funcional, de un servicio de localización de la red de comunicaciones, la identificación de los usuarios asignados a dicho primer CSCF; a2) determinar el primer elemento funcional, de los usuarios asignados a dicho primer CSCF, qué grupo de usuarios van a ser transferidos a otro CSCF y a qué CSCF va a ser asignado cada usuario de dicho grupo de usuarios;
a3) para cada usuario del grupo de usuarios que van a ser transferidos, enviar el primer elemento funcional un mensaje a su equipo de usuario, informándole del cambio de CSCF y del nuevo CSCF asignado;
donde el procedimiento además comprende:
a4) al recibir un equipo de usuario el mensaje informándole del nuevo CSCF asignado, realizar dicho equipo de usuario un nuevo registro a nivel IMS, usando dicho nuevo CSCF;
a5) tras recibir el equipo de usuario el mensaje informándole del cambio de CSCF y realizar dicho equipo de usuario el nuevo registro a nivel IMS, enviar el S-CSCF asignado al usuario, un mensaje a un servidor de aplicación de Descubrimiento de Función de Control informándole del CSCF al que el usuario ha sido cambiado y dicho servidor de aplicación de Descubrimiento de Función de Control, actualizar el servicio de localización con dicha información;
a6) tras recibir el equipo de usuario el mensaje informándole del cambio de CSCF y realizar dicho equipo de usuario el nuevo registro a nivel IMS, reemplazar todos los diálogos SIP establecidos por dicho usuario vía el primer CSCF con nuevos diálogos SIP establecidos vía el CSCF al que ha sido cambiado;
donde en el paso a3) el mensaje lo recibe un elemento funcional de función de control local, LCF, del equipo de usuario y donde el paso a4) lo realiza dicho elemento de Función de control local, LCF, que realiza dicho paso de manera transparente para el resto de aplicaciones que se están ejecutando en el equipo de usuario.
2. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde si el primer CSCF es un S-CSCF, tras el paso a2) y previamente al paso a3), el primer elemento funcional se comunica con un HSS de la red del primer operador y le envía la información del nuevo S-CSCF asignado a cada usuario de dicho grupo de usuarios y el HSS actualiza la información del S-CSCF asignado a cada usuario, de acuerdo a la información procedente del elemento funcional.
3. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde la determinación del grupo de usuarios que van a ser transferidos se realiza basándose al menos en información incluida en la solicitud de transferencia y/o en la información disponible en el servicio de localización del sistema y/o en normas previamente establecidas por el operador de la red de comunicaciones.
4. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde el primer CSCF es un P-CSCF de una red IMS de un operador distinto al primer operador y la solicitud de transferencia de usuarios proviene de un elemento funcional de dicho operador distinto al primer operador.
5. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde el primer CSCF pertenece a la red IMS del primer operador y la solicitud de transferencia de usuarios proviene de una entidad del primer operador.
6. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde el servicio de localización es una base de datos de la red de comunicaciones.
7. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde el procedimiento además incluye:
b) cuando el primer elemento funcional de la red de comunicaciones recibe una indicación de que se ha introducido en la red de comunicaciones un nuevo l-CSCF o un nuevo servidor de aplicación de Descubrimiento de Función de Control o una indicación de que se ha eliminado de la red de comunicaciones un l-CSCF o un servidor de aplicación de Descubrimiento de Función de Control ya existente, el elemento funcional cambia la configuración de un servidor de nombre de dominios de la red de comunicaciones del primer operador de comunicaciones para que tenga en cuenta dicha introducción o eliminación de un l-CSCF o de un servidor de aplicación de Descubrimiento de Función de Control respectivamente.
8. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde el primer CSCF es un elemento funcional virtual.
9. Un procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde el primer elemento funcional es un elemento funcional de Selección de Función de Control, CFS.
10. Un sistema para transferir usuarios en una red IMS de una red de comunicaciones de un primer operador de comunicaciones, caracterizado porque comprende:
- Un primer elemento funcional de la red de comunicaciones que comprende:
Medios para recibir una solicitud de transferencia de usuarios asignados a un primer CSCF donde dicho primer CSCF es un P-CSCF o un S-CSCF y Medios para, cuando recibe dicha solicitud, obtener de un servicio de localización de la red de comunicaciones, la identificación de los usuarios asignados a dicho primer CSCF, determinar de los usuarios asignados a dicho primer CSCF, qué grupo de usuarios van a ser transferidos y a qué CSCF va a ser transferido cada usuario de dicho grupo y enviar al equipo de usuario de cada usuario de dicho grupo un mensaje informándole del cambio de CSCF y del CSCF asignado;
- Un segundo elemento funcional, en cada equipo de usuario del grupo de usuarios que van a ser transferidos, con medios para, al recibir el mensaje informándole del CSCF al que va a ser asignado, realizar dicho equipo de usuario un nuevo registro a nivel IMS usando dicho CSCF;
donde el sistema además comprende al menos un servidor de aplicación de Descubrimiento de Función de Control con medios para:
- Recibir de un S-CSCF de la red IMS un mensaje informándole del CSCF que sirve a cada usuario y actualizar el servicio de localización con dicha información.
11. Un sistema según la reivindicación 10 donde el primer elemento funcional adicionalmente comprende:
Medios para recibir una indicación de que se ha introducido en la red de comunicaciones un nuevo l-CSCF o un nuevo servidor de aplicación de Descubrimiento de Función de Control o una indicación de que se ha eliminado de red de comunicaciones un l-CSCF o un servidor de aplicación de Descubrimiento de Función de Control ya existente y
Medios para al recibir dicha indicación, cambiar la configuración de un servidor de nombre de dominios de la red de comunicaciones del primer operador de comunicaciones para que tenga en cuenta dicha introducción o eliminación de un l-CSF o de un servidor de aplicación de Descubrimiento de Función de Control cuando reciba una solicitud de asignación de I- CSF o de servidor de aplicación de Descubrimiento de Función de Control respectivamente.
12. Programa de ordenador que comprende instrucciones ejecutables por ordenador para implementar el procedimiento según cualquiera de las reivindicaciones 1-9, al ejecutarse en un ordenador, un procesador digital de la señal, un circuito integrado específico de la aplicación, un microprocesador, un microcontrolador o cualquier otra forma de hardware programable.
PCT/ES2015/070850 2014-12-01 2015-11-24 Procedimiento y sistema para gestionar la transferencia de usuarios asignados, entre elementos de redes ims WO2016087695A1 (es)

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