VoLTE: impatti in rete mobile

Il servizio VoLTE richiederà una profonda rivisitazione dei sistemi (radio, core PS e CS), ma anche l’integrazione della nuova rete di controllo IMS (IP Multimedia Subsystem), dalla quale ne conseguiranno adeguamenti per il charging, il provisioning e per i requisiti obbligatori/regolatori.
Il requisito di qualità (QoS) della voce, richiede l’impiego di Dedicated Bearer specializzati al trasporto dei media/servizi specifici, all’interno dell’APN predefinito per VoLTE (APN well-known IMS). I Dedicated Bearer, sono di tipo GBR (Guaranteed Bit Rate), con qualità garantita (QCI=1), ed instaurati alla richiesta di servizio. L’instaurazione del Dedicated Bearer è richiesto dalla core IMS alle piattaforme di PCRF (Policy and Charging Rules Function) le quali, in collaborazione con la core EPC e l’accesso radio LTE, gestiscono le risorse di rete in termini di bearer/qualità associata.
Per consentire al cliente VoLTE di essere raggiungibile in qualsiasi istante, è necessario prevedere che l’APN IMS sia di tipo “Always On”: ogni cliente VoLTE attivo in rete avrà assegnato un indirizzo IP. Per evitare la rapida saturazione degli indirizzi IP è necessario prevedere l’utilizzo del piano di indirizzamento IPv6, con impatti nella rete core PS, sia per gli aspetti di routing della segnalazione/media (e.g. su EPC, IMS, PCRF …), che di documentazione del traffico.
SIP (Session Initiation Protocol) è il protocollo di segnalazione utilizzato per il controllo della chiamata VoLTE. La core IMS ha in carico il controllo della segnalazione SIP per gli aspetti di autenticazione, per il setup e controllo delle sessioni, per la documentazione del traffico, nonché per la gestione dei requisiti obbligatori/regolatori.
L’autenticazione del cliente VoLTE è basata su un metodo denominato IMS AKA (Authentication and Key Agreement) di tipo Challenge-Response basato sulle informazioni precaricate sulla SIM del cliente VoLTE e nei database della core IMS (HSS) e/o in quelli della core legacy (HLR) per il recupero dei vettori d’autenticazione. Dovranno quindi essere dispiegate specifiche interfacce per l’interlavoro della core IMS con le core PS e CS.
La core IMS, come detto, gestisce inoltre le procedure di setup e controllo della sessione per consentire ai terminali dei clienti di scambiarsi le informazioni necessarie all’instaurazione della chiamata (e.g. indirizzo IP) e per la negoziazione della tipologia di chiamata (e.g. codec).
Ne conseguono impatti per il dispiegamento di nuove interfacce tra il piano di controllo SIP (core IMS) ed il piano di accesso (E-UTRAN e core EPC) per garantire, oltre all’instaurazione della chiamata base, anche la gestione dei casi di perdita della raggiungibilità IP (e.g. fuori copertura), nonché il recupero delle eventuali informazioni obbligatorie a fini della documentazione del traffico, ad esempio, le informazione di cella, note alla rete di accesso ma non nativamente disponibili nella core IMS.
Il servizio VoLTE definisce i codec da utilizzare (AMR, Adaptative Multi-Rate, WideBand AMR, ..). La core IMS dovrà quindi, verificare e validare i codec scambiati tra i terminali, interlavorare con la core CS ed in particolare con i sistemi deputati alla gestione del media (e.g. MGW) per la predisposizione delle relative risorse, eventualmente richiedendo la trascodifica dei codec.
La core IMS dovrà inoltre gestire i principali servizi supplementari per un servizio di telefonia di base (e.g. Originating/Terminating Identification Presentation/Restriction, Diversion, Barring, Hold, Conference, ...) tramite l’inserimento in rete di piattaforme dedicate allo scopo (e.g. MMTEL AS). L’operatore mobile dovrà curare particolarmente gli aspetti di allineamento dei servizi supplementari offerti alla clientela VoLTE per non creare disomogeneità di user experience in caso di accesso da dominio CS.
La tassazione del servizio VoLTE richiede l’implementazione di una nuova architettura di charging da integrare con i sistemi attualmente in campo. Un ruolo chiave è assunto dai nodi della core IMS (CSCF, MTAS, SBG….) che dovranno rendere disponibili, su interfaccia Diameter, gli eventi di charging (e.g. chiamante/chiamato, timestamp, durata, volume, media negoziato, …). Tali info permettono all’Operatore di realizzare il modello di charging desiderato (a durata, a volume, a evento).
Il provisioning del servio VoLTE richiede un elevato numero di configurazioni su un elevato numero di elementi di rete distinti. Sono infatti necessari interventi su tutti i domini della rete dell’operatore mobile, in particolare, sul dominio 2G/3G (HLR), sul dominio LTE (HSS e PCRF) e sul dominio IMS (HSS, ENUM e MTAS) ed eventualmente anche sui nodi di Rete Intelligente. La sequenza delle operazioni di provisioning deve avvenire in maniera sincrona e coerente e richiederà probabilmente l’impiego di un elemento di orchestrazione che garantisca la corretta sequenza delle operazioni.
Il servizio VoLTE richiederà inoltre la rivisitazione delle architetture di LI (Lawful Interception), per integrare i nuovi punti di intercetto disponibili nella core IMS e per armonizzare la raccolta delle informazioni che è possibile acquisire dai tre domini di rete: CS, PS ed IMS. La complessità dell’adeguamento dell’architettura di LI dipenderà inoltre dalla disponibilità nativa delle informazioni obbligatorie (e.g. informazione di cella) nel piano di controllo SIP (core IMS), in caso contrario, le medesime dovranno essere recuperate con meccanismi ad-hoc (e.g. interrogazione da parte della core IMS ai sistemi di core EPC).
Lo UE (User Equipment) è fortemente integrato con i sistemi di accesso radio LTE, con la core network mobile a pacchetto EPC e il controllo IMS/MMTEL. Infatti l’UE:

  • in fase di attach dichiara alla rete di avere le capability VoLTE, esegue la procedura di “P-CSCF discovery”, instaura il default Bearer su APN IMS;
  • effettua la registrazione IMS utilizzando l’autenticazione IMS AKA e prosegue in IPSEC;
  • instaura la chiamata sul Network Initiated Dedicated Bearer;
  • Attiva/configura i servizi supplementari tramite protocollo XCAP su interfaccia Ut

Le maggior parte delle feature richieste all’UE richiedono l’implementazione direttamente nel chipset.

 

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