4.3 Per Hop Behaviors (PHBs) Βασικά δοµικά στοιχεία του IMS Εγκατάσταση και έλεγχος συνόδου...21

ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑ ΜΕΤΑΠΤΥΧΙΑΚΩΝ ΣΠΟΥ ΩΝ ΣΤΗΝ ΕΠΙΣΤΗΜΗ ΤΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ιπλωµατική Εργασία Μεταπτυχιακού ιπλώµατος Ειδίκευσης «Προσαρµογή των ιαφοροποιηµένων Υπηρεσιών στο UMTS περιβάλλον» Καρδίτση Κυριακή Επιβλέπων: Ξυλωµένος Γεώργιος ΑΘΗΝΑ, ΙΟΥΝΙΟΣ 2005

Προσαρµογή των ιαφοροποιηµένων Υπηρεσιών στο UMTS περιβάλλον Καρδίτση Κυριακή Μεταπτυχιακή Εργασία ΜΠΣ Στην Επιστήµη των Υπολογιστών Οικονοµικό Πανεπιστήµιο Αθηνών Περίληψη Η συγκεκριµένη εργασία, έχει ως στόχο την εξέταση ορισµένων τεχνικών εξασφάλισης ποιότητας υπηρεσίας που εφαρµόζονται στο ιαδίκτυο καθώς και κατά πόσο αυτές οι τεχνικές ταιριάζουν και µπορούν να εφαρµοστούν στο δίκτυο του UMTS. Πιο συγκεκριµένα, εξετάζεται η ύπαρξη ενός πλαισίου αντιστοίχισης του σχήµατος ποιότητας υπηρεσίας του δικτύου UMTS στο σχήµα των ιαφοροποιηµένων Υπηρεσιών, όπως οι τελευταίες έχουν προταθεί για χρήση στο ιαδίκτυο. Αρχικά, παρουσιάζεται η αρχιτεκτονική του δικτύου UMTS σε ότι αφορά την ποιότητα υπηρεσίας καθώς και ο µηχανισµός ιαφοροποιηµένων Υπηρεσιών. Εν συνεχεία, αναλύονται οι σηµαντικότερες προτάσεις που αφορούν την εφαρµογή του µηχανισµού αυτού στο δίκτυο UMTS. Απώτερος στόχος της παρούσας εργασίας, είναι η αξιολόγηση της υπάρχουσας ερευνητικής δουλειάς, η συγκριτική µελέτη των σηµαντικότερων προτάσεων και η εξαγωγή συµπερασµάτων για τις δυνατότητες και τ αποτελέσµατα της εφαρµογής των ιαφοροποιηµένων Υπηρεσιών στο UMTS περιβάλλον. 2

Ευχαριστίες Στο σηµείο αυτό, φτάνοντας στο τέλος µιας κοπιαστικής προσπάθειας και έχοντας τελειώσει µια σηµαντική εργασία τόσο σε όγκο όσο και σε δυσκολία, θα ήθελα να ευχαριστήσω όλους όσους µε βοήθησαν να φέρω σε πέρας την παρούσα εργασία. Καταρχήν, θα ήθελα να ευχαριστήσω τον επόπτη καθηγητή µου κ. Ξυλωµένο Γεώργιο για την πολύτιµη καθοδήγηση που µου παρείχε κατά την εκπόνηση της παρούσας εργασίας και την αποφασιστική του συµβολή στην επιστηµονική µου πρόοδο. Οφείλω να πω ότι η συνεργασία µαζί του επηρέασε σε πολύ µεγάλο βαθµό τα επιστηµονικά µου ενδιαφέροντα, αλλά και ότι έγινε σε ιδανικό κλίµα. Επίσης, ευχαριστώ τον δεύτερο αξιολογητή κ. Πολύζο Γεώργιο για τις εποικοδοµητικές παρατηρήσεις και διορθώσεις του στην εργασία αυτή, αλλά και κατά τη διάρκεια της παρουσίασής της. Ευχαριστώ επίσης το Τµήµα Πληροφορικής του Οικονοµικού Πανεπιστηµίου Αθηνών για το περιβάλλον εργασίας που µου παρείχε και τις γνώσεις που µου έδωσε την ευκαιρία να αποκτήσω. Η παρούσα εργασία δε θα ήταν δυνατό να πραγµατοποιηθεί χωρίς την ψυχική στήριξη των αγαπηµένων µου προσώπων, της οικογένειάς µου και των φίλων µου. Ιδιαίτερα ευχαριστώ τον αδερφό µου Ηλία που ήταν συνεχώς δίπλα µου αυτά τα δύο χρόνια και του αφιερώνω την παρούσα εργασία. Eυχαριστώ τους φίλους και συµφοιτητές µου, τόσο για την βοήθειά τους σε θέµατα που αφορούσαν την υλοποίηση της εργασίας µου, όσο και για την συµπαράσταση και την ηθική υποστήριξη που µου προσέφεραν. Χωρίς αυτούς, πολύ δύσκολα θα κατάφερνα να ολοκληρώσω την εργασία αυτή. Λόγω του ότι ο αριθµός των ατόµων στους οποίους επιθυµώ να αναφερθώ είναι πολύ µεγάλος και υπό το φόβο ότι ίσως παραλείψω ορισµένους, διστάζω να παραθέσω ονοµαστικά καθέναν απ αυτούς. Εύχοµαι σε όλους ότι καλύτερο επιθυµούν. Καρδίτση Κυριακή 3

Περιεχόµενα Περίληψη... 2 Ευχαριστίες... 3 Περιεχόµενα... 4 Ευρετήριο Σχηµάτων... 6 Κατάλογος Πινάκων... 7 1. Εισαγωγή... 8 1.1 Ορισµός του προβλήµατος...8 1.2 Σκοπός της παρούσας εργασίας...10 2. Τεχνολογία UMTS... 12 2.1 Εισαγωγικά στοιχεία κινητών επικοινωνιών...12 2.2 Το δίκτυο UMTS...13 2.2.1 Αρχιτεκτονική του δικτύου UMTS...13 2.2.2 οµή και λειτουργία του δικτύου κορµού...15 2.2.3 Περιγραφή και λειτουργία του IMS...17 2.2.3.1 Βασικά δοµικά στοιχεία του IMS...20 2.2.3.2 Εγκατάσταση και έλεγχος συνόδου...21 3 Ποιότητα υπηρεσίας στο UMTS... 23 3.1 Αρχιτεκτονική QoS στο UMTS...23 3.1.1 Ανάλυση επιπέδων υπηρεσιών κοµµιστών...25 3.1.2 οµικά στοιχεία διαχείρισης ποιότητας υπηρεσίας σε επίπεδο χρήστη (user plane)...26 3.1.3 Εγκαθίδρυση επικοινωνίας µε συγκεκριµένη ποιότητα υπηρεσίας...27 3.2 Τάξεις ποιότητας υπηρεσίας...29 3.2.1 Conversational class...30 3.2.2 Streaming class...31 3.2.3 Interactive class...31 3.2.4 Background class...31 3.3 Παράµετροι ποιότητας υπηρεσίας...32 3.4 Πολιτική ποιότητας υπηρεσίας βασιζόµενη σε κανόνες (policy based architecture)36 3.4.1 Εισαγωγικά βασικές έννοιες...36 4. ιαφοροποιηµένες υπηρεσίες στο ιαδίκτυο... 38 4.1 Εισαγωγικά...38 4.2 Βασικές έννοιες των ιαφοροποιηµένων υπηρεσιών...39 4.3 Per Hop Behaviors (PHBs)...43 4.3.1 Πρωτεύουσα Υπηρεσία (Expedited Forwarding - EF)...44 4.3.2 ιασφαλισµένη υπηρεσία (Assured Forwarding - AF)...45 5. ιαφοροποιηµένες υπηρεσίες στο UMTS... 47 5.1 Κίνητρα και στόχοι...47 4

5.2 Προσέγγιση του IST project FUTURE...48 5.2.1 Περιγραφή υλοποίησης...48 5.2.2 ιαχείριση ελέγχου...48 5.2.3 Αντιστοίχιση τάξεων κίνησης µε τάξεις ποιότητας υπηρεσίας...49 5.2.4 Υπηρεσίες µηχανισµοί δροµολόγησης και διαµόρφωσης της κίνησης...49 5.2.4.1 Αλγόριθµος χρονοπρογραµµατισµού...49 5.2.4.2 Μετρητής...50 5.2.4.3 Μηχανισµός απόρριψης...51 5.2.5 Παρατηρήσεις Πειραµατικά αποτελέσµατα...51 5.2.6 Σχολιασµός προσέγγισης...53 5.3 Προσέγγιση του Πανεπιστηµίου British Columbia...54 5.3.1 Περιγραφή υλοποίησης...55 5.3.2 ιαχείριση ελέγχου...55 5.3.3 Αντιστοίχιση τάξεων κίνησης µε τάξεις ποιότητας υπηρεσίας...55 5.3.4 Υπηρεσίες µηχανισµοί δροµολόγησης και διαµόρφωσης της κίνησης...56 5.3.4.1 Αλγόριθµος χρονοπρογραµµατισµού...57 5.3.4.2 Μετρητής...58 5.3.4.3 Μηχανισµός απόρριψης...59 5.3.5 Παρατηρήσεις Πειραµατικά αποτελέσµατα...60 5.3.6 Σχολιασµός προσέγγισης...61 5.4 Προσέγγιση του «IST project CADENUS...61 5.4.1 Περιγραφή υλοποίησης...62 5.4.2 ιαχείριση ελέγχου...65 5.4.3 Αντιστοίχιση τάξεων κίνησης µε τάξεις ποιότητας υπηρεσίας...66 5.4.4 Υπηρεσίες µηχανισµοί δροµολόγησης και διαµόρφωσης της κίνησης...67 5.4.5 Παρατηρήσεις Πειραµατικά αποτελέσµατα...68 5.4.6 Σχολιασµός προσέγγισης...68 5.5 Προσέγγιση της εταιρείας Nokia...69 5.5.1 Περιγραφή υλοποίησης...69 5.5.2 ιαχείριση ελέγχου...70 5.5.3 Αντιστοίχιση τάξεων κίνησης µε τάξεις ποιότητας υπηρεσίας...71 5.5.4 Υπηρεσίες µηχανισµοί δροµολόγησης και διαµόρφωσης της κίνησης...71 5.5.5 Παρατηρήσεις Πειραµατικά αποτελέσµατα...71 5.5.6 Σχολιασµός προσέγγισης...72 5.6 Προσέγγιση της εταιρείας Ericsson...72 5.6.1 Περιγραφή υλοποίησης...73 5.6.2 ιαχείριση ελέγχου...75 5.6.3 Αντιστοίχιση τάξεων κίνησης µε τάξεις ποιότητας υπηρεσίας...75 5.6.4 Υπηρεσίες µηχανισµοί δροµολόγησης και διαµόρφωσης της κίνησης...76 5.6.4.1 Αλγόριθµος χρονοπρογραµµατισµού...76 5.6.4.2 Μετρητής...76 5.6.4.3 Μηχανισµός απόρριψης...76 5.6.5 Παρατηρήσεις Πειραµατικά αποτελέσµατα...77 5.6.6 Σχολιασµός προσέγγισης...78 6. Συµπεράσµατα... 79 7. Συντοµογραφίες... 83 8. Βιβλιογραφία... 85 5

Ευρετήριο Σχηµάτων Σχήµα 1: Γενική αρχιτεκτονική δικτύου UMTS...13 Σχήµα 2: οµικά στοιχεία του δικτύου UMTS...14 Σχήµα 3: Αρχιτεκτονική του δικτύου πρόσβασης...15 Σχήµα 4: Αρχιτεκτονική του δικτύου κορµού του δικτύου UMTS...16 Σχήµα 5: Αρχιτεκτονική επιπέδων του υποσυστήµατος IMS...19 Σχήµα 6: οµικά στοιχεία του υποσυστήµατος IMS...20 Σχήµα 7: Οι διάφορες οντότητες CSCFs...21 Σχήµα 8: Αρχιτεκτονική ποιότητας υπηρεσίας στο UMTS...23 Σχήµα 9: οµικά στοιχεία υποσυστήµατος διαχείρισης ποιότητας υπηρεσίας του δικτύου UMTS σε επίπεδο χρήστη...26 Σχήµα 10: ιαδικασία εγκαθίδρυσης υπηρεσίας κοµµιστή στο δίκτυο UMTS...28 Σχήµα 11: ιασύνδεση οντοτήτων που του πλαισίου κανόνων στην πολιτική ποιότητας υπηρεσίας βασιζόµενη σε κανόνες...36 Σχήµα 12: DS πεδίο...41 Σχήµα 13: Παρουσίαση του µηχανισµού «traffic classification and conditioning» σε ένα συνοριακό δροµολογητή...43 Σχήµα 14: Σχηµατική απεικόνιση της θύρας εξόδου ενός δροµολογητή στο UMTS...50 Σχήµα 15: οµή δροµολογητή διαφοροποιηµένων υπηρεσιών της προσέγγισης στην οποία οι περιορισµοί καθυστέρησης είναι ανεξάρτητοι από το παρεχόµενο εύρος ζώνης...57 Σχήµα 16: Αρχιτεκτονική CADENUS τρίτης προσέγγισης...62 Σχήµα 17: Πλήρης αναπαράσταση δικτύου της προσέγγισης που πραγµατεύεται τη χρήση των δυναµικών συµβολαίων κίνησης...65 Σχήµα 18: Ενσωµάτωση της προσέγγισης µε συνδυασµένη χρήση των τεχνολογιών MPLS και ιαφοροποιηµένων Υπηρεσιών στη σηµατοδοσία PDP...70 Σχήµα 19: Προκαθορισµένη υλοποίηση χρονοπρογραµµατισµού ανάµεσα στις ροές Conversational και Streaming...74 Σχήµα 20: Προτεινόµενη υλοποίηση χρονοπρογραµµατισµού ανάµεσα στις ροές Conversational και Streaming...74 Σχήµα 21: ίκτυο που χρησιµοποιήθηκε για την προσοµοίωση στη προσέγγιση που επιτρέπει τον βέλτιστο διαχωρισµό των ροών video και ήχου...77 6

Κατάλογος Πινάκων Πίνακας 1: Παράµετροι ποιότητας υπηρεσίας για κάθε τάξη...35 Πίνακας 2: υνατές κωδικοποιήσεις DS πεδίου για τη ιασφαλισµένη Υπηρεσία...46 Πίνακας 3: Αντιστοίχιση των τάξεων των διαφοροποιηµένων υπηρεσιών µε εκείνες του UMTS µε βάση την προσέγγιση στην οποία οι περιορισµοί καθυστέρησης είναι ανεξάρτητοι από το παρεχόµενο εύρος ζώνης...56 Πίνακας 4: Αντιστοίχιση των τάξεων των διαφοροποιηµένων υπηρεσιών µε εκείνες του UMTS µε βάση την προσέγγιση που πραγµατεύεται τη χρήση των δυναµικών συµβολαίων κίνησης...67 Πίνακας 5: Πίνακας συντοµογραφιών...84 7

1. Εισαγωγή 1.1 Ορισµός του προβλήµατος Τα τελευταία χρόνια το ιαδίκτυο έχει εξελιχθεί σε µια παγκόσµια πλατφόρµα επικοινωνίας. Την ίδια χρονική στιγµή, τα τηλεπικοινωνιακά δίκτυα λόγω της δυνατότητας να παρέχουν πρόσβαση οπουδήποτε και οποτεδήποτε έχουν παρουσιάσει πολύ µεγάλη ανάπτυξη. Η µεγάλη ανάπτυξη του ιαδικτύου οδήγησε σε αύξηση του όγκου των µεταδιδόµενων πακέτων, ενώ αντίστοιχη πορεία έχουν ακολουθήσει και οι ρυθµοί µετάδοσης των δεδοµένων. Το γεγονός αυτό επέτεινε την ανάγκη για ανάπτυξη ενός τηλεπικοινωνιακού δικτύου µε δυνατότητα µεταφοράς τόσο της κίνησης του ιαδικτύου, όσο και φωνής. Οι βασικοί λόγοι για την ανάπτυξη αυτού του δικτύου ήταν η ελαχιστοποίηση του κόστους λειτουργίας και συντήρησης των τηλεπικοινωνιακών δικτύων, η βελτίωση της χρήσης του διαθέσιµου εύρους ζώνης και η ανάγκη υποστήριξη νέων εφαρµογών πολυµέσων και αλγορίθµων συµπίεσης και κωδικοποίησης. Το αποτέλεσµα ήταν η ανάπτυξη του δικτύου τηλεπικοινωνιακών υπηρεσιών τρίτης γενιάς, µε το όνοµα Universal Mobile Telecommunication System (UMTS). Το δίκτυο αυτό, σχεδιάστηκε µε στόχο την ταυτόχρονη µετάδοση δεδοµένων εφαρµογών που βασίζονται σε µεταγωγή ιδεατού κυκλώµατος καθώς και εφαρµογών που βασίζονται σε µεταγωγή πακέτων. Ένα σηµαντικό χαρακτηριστικό του δικτύου UMTS, είναι ότι η πληροφορία που παράγεται από ανεξάρτητες πηγές µπορεί να πολυπλεχθεί αποτελεσµατικά στο ίδιο µέσο µετάδοσης, όπως για παράδειγµα η πολύπλεξη της φωνής και της φυλλοµέτρησης ιστοσελίδων (web browsing). Επιπρόσθετα, το δίκτυο UMTS υποστηρίζει κίνηση µε διαφορετικές απαιτήσεις εύρους ζώνης (bandwidth) και ποιότητας υπηρεσίας. Μια σηµαντική πρόκληση λοιπόν για το UMTS, λόγω των διαφορετικών απαιτήσεων των εφαρµογών σε ποιότητα υπηρεσίας, είναι να χειριστεί διάφορους τύπους εφαρµογών στο ίδιο µέσο µετάδοσης, ικανοποιώντας ταυτόχρονα τις απαιτήσεις της ποιότητας υπηρεσίας. 8

Το βασικό πρόβληµα στην προσπάθεια παροχής ποιότητας υπηρεσίας στις από άκρη-σε-άκρη υπηρεσίες είναι η δυσκολία να διαµορφωθούν κατάλληλα οι επιµέρους συσκευές του δικτύου, όπως δροµολογητές και µεταγωγείς (switches), µε τρόπο που να χειρίζονται τις ροές των πακέτων ικανοποιώντας τις απαιτήσεις τους σε ποιότητα υπηρεσίας. Το πρόβληµα είναι ακόµα δυσκολότερο αν σκεφτούµε, ότι το από άκρη-σεάκρη µονοπάτι περιλαµβάνει τοµείς που ανήκουν σε διαφορετικούς παροχείς δικτυακών υπηρεσιών. ηλαδή, ακόµα και αν οι παροχείς συµφωνήσουν για τις απαιτήσεις σε ποιότητα υπηρεσίας ενός συνόλου υπηρεσιών IP, δεν θα διαµορφώσουν µε τον ίδιο τρόπο τις συσκευές των δικτύων τους, για να παρέχουν αυτές τις υπηρεσίες, λόγω της διαφορετικής τοπολογίας, των διαθέσιµων µηχανισµών ποιότητας υπηρεσίας στις συσκευές αυτές και άλλων διαχειριστικών απαιτήσεων. Εποµένως, υπάρχει η ανάγκη για µια λύση που θα επιτρέπει στους διαχειριστές των δικτύων UMTS να διαµορφώνουν τα δίκτυα τους, έτσι ώστε να παρέχουν συνεπείς σε ποιότητα IP υπηρεσίες, ανεξάρτητα από την πολυπλοκότητα του εκάστοτε δικτύου. 9

1.2 Σκοπός της παρούσας εργασίας Η συγκεκριµένη εργασία έχει ως στόχο την εξέταση ορισµένων τεχνικών εξασφάλισης ποιότητας υπηρεσίας που εφαρµόζονται στο ιαδίκτυο καθώς και κατά πόσο αυτές ταιριάζουν και µπορούν να εφαρµοστούν στο δίκτυο του UMTS. Πιο συγκεκριµένα, εξετάζεται κατά πόσο η τεχνική των ιαφοροποιηµένων Υπηρεσιών µπορεί να χρησιµοποιηθεί για να παρασχεθεί η ζητούµενη από άκρο-σε-άκρο ποιότητα υπηρεσίας. Οι ιαφοροποιηµένες Υπηρεσίες έρχονται να επιλύσουν κάποια από τα προβλήµατα που αντιµετωπίζει η τεχνική των Ενοποιηµένων (αυστηρά εγγυηµένων) Υπηρεσιών όταν αυτές εφαρµόζονται σε ροές που διέρχονται από µεγάλα δίκτυα, όπως το ιαδίκτυο. Ο λόγος που ο µηχανισµός των ιαφοροποιηµένων Υπηρεσιών θεωρήθηκε καταλληλότερος για την επίτευξη της από άκρο-σε-άκρο ποιότητας υπηρεσίας στο δίκτυο UMTS συγκρητικά µε το µηχανισµό ενοποιηµένων υπηρεσιών, είναι η ευκολία υλοποίησής του, καθώς οι ιαφοροποιηµένες Υπηρεσίες δεν αντιµετωπίζουν κάθε ροή χωριστά, αλλά θεωρούν οµάδες ροών. εν αντιµετωπίζουν πιο απλά προβλήµατα απόδοσης και επεκτασιµότητας (scalability). Επιπρόσθετα, οι ιαφοροποιηµένες Υπηρεσίες έχουν τα ακόλουθα πλεονεκτήµατα: Η τεχνολογία των ιαφοροποιηµένων Υπηρεσιών δεν απαιτεί κάποια επιπλέον σηµατοδοσία στο επίπεδο IP. Η απαραίτητη πληροφορία για την ποιότητα υπηρεσίας περιλαµβάνεται στα µηνύµατα που ανταλλάσσονται εντός του δικτύου PLMN. Η δέσµευση πόρων του δικτύου γίνεται για µια οµάδα των ροών κι όχι για κάθε ροή χωριστά. Η πολυπλοκότητα της υλοποίησης, έγκειται στον καθορισµό της κατάλληλης λειτουργικότητας των συνοριακών δροµολογητών (edge routers). Η χρήση των ιαφοροποιηµένων Υπηρεσιών επιτρέπει την καλύτερη αλληλεπίδραση του δικτύου UMTS µε IP άλλα δίκτυα, καθώς είναι πολύ πιθανό να χρησιµοποιείται σε αυτά η ίδια τεχνολογία παροχής ποιότητας υπηρεσίας. 10

Η δοµή της παρούσης εργασίας έχει ως εξής. Στο δεύτερο κεφάλαιο θα αναφερθούµε στην αρχιτεκτονική του δικτύου UMTS και πιο συγκεκριµένα στην δοµή του υποσυστήµατος IMS. Στο τρίτο κεφάλαιο θα παρουσιαστεί η αρχιτεκτονική του δικτύου UMTS σε ότι αφορά την ποιότητα υπηρεσίας. Στη συνέχεια, στο τέταρτο κεφάλαιο, θα γίνει µια εισαγωγή στις ιαφοροποιηµένες Υπηρεσίες και στο επόµενο κεφάλαιο θα παρουσιαστούν οι πιο σηµαντικές προτάσεις εξασφάλισης της ποιότητας υπηρεσίας µε χρήση των ιαφοροποιηµένων Υπηρεσιών. Τέλος, στο έκτο κεφάλαιο θα γίνει µια παρουσίαση των συµπερασµάτων που προέκυψαν βάση τις προσεγγίσεις που παρουσιάστηκαν. 11

2. Τεχνολογία UMTS 2.1 Εισαγωγικά στοιχεία κινητών επικοινωνιών Η δεύτερη γενιά της τεχνολογίας κινητών επικοινωνιών, περιελάµβανε το σύστηµα GSM και το σύστηµα GPRS. Το σύστηµα GSM παρείχε µόνο συνδέσεις µεταγωγής ιδεατού κυκλώµατος, Το δίκτυο που ήταν κατάλληλο για τη µετάδοση φωνής παρουσίαζε σηµαντικά προβλήµατα κατά τη µετάδοση δεδοµένων κατά τη διάρκεια µιας συνόδου. Τα σηµαντικότερα από τα προβλήµατα αυτά, ήταν το γεγονός ότι η ανάθεση των καναλιών στην ανερχόµενη και στην κατερχόµενη κίνηση ήταν ίδια για όλη τη διάρκεια της συνόδου, µε αποτέλεσµα ο χρήστης να πληρώνει για τη χρονική διάρκεια της συνόδου κι όχι για τον όγκο των δεδοµένων έδωσε ή και έλαβε, ο µεγάλος χρόνος που απαιτείτο για την εγκαθίδρυση της σύνδεσης, ο χαµηλός ρυθµός µετάδοσης σε σύγκριση µε τους σηµερινούς ρυθµούς µετάδοσης στο ιαδίκτυο καθώς και ο περιορισµένος αριθµός των χρηστών που µπορούσαν να εξυπηρετηθούν ταυτόχρονα από µια φέρουσα συχνότητα. Προκειµένου να αντιµετωπισθούν αυτά τα µειονεκτήµατα του GSM δικτύου, αναπτύχθηκε το δίκτυο GPRS. Το δίκτυο αυτό χρησιµοποιεί τεχνολογία µεταγωγής πακέτου κι όχι ιδεατού κυκλώµατος. Με τον τρόπο αυτό επιτυγχάνει υψηλότερο ρυθµό µετάδοσης δεδοµένων, ενώ είναι δυνατή η χρήση περισσότερων της µιας χρονοθυρίδας από κάθε κινητό σταθµό. Η χρέωση γίνεται πλέον µε βάση τον όγκο των δεδοµένων κι όχι µε βάση τη διάρκεια χρήσης της υπηρεσίας του GPRS, και οι πόροι διανέµονται αποτελεσµατικά σε βάση ζήτησης. Η ανάγκη για εφαρµογές πραγµατικού χρόνου, όπως οι εφαρµογές πολυµέσων καθώς και για υψηλότερες ταχύτητες, οδήγησε στην ανάπτυξη της τεχνολογίας κινητών επικοινωνιών τρίτης γενιάς, δηλαδή του συστήµατος UMTS. 12

2.2 Το δίκτυο UMTS Το δίκτυο UMTS ενσωµατώνει τα δύο προηγούµενα δίκτυα κινητών επικοινωνιών, το GSM και το GPRS. Περιλαµβάνει πιο απλά και µεταγωγή ιδεατού κυκλώµατος και µεταγωγή πακέτου. Ως τεχνολογία ανάθεσης της ραδιοζεύξης χρησιµοποιεί την τεχνολογία W-CDMA, που επιτρέπει την ανάθεση πολλαπλών χρονοθυρίδων TDMA για ένα χρονικό διάστηµα σε κάθε µετάδοση και παρέχει µεγαλύτερο εύρος φάσµατος και καλύτερη διαχείριση των ραδιοπόρων. 2.2.1 Αρχιτεκτονική του δικτύου UMTS Μια γενική εικόνα της αρχιτεκτονικής του δικτύου UMTS παρουσιάζεται στο ακόλουθο σχήµα: Σχήµα 1: Γενική αρχιτεκτονική δικτύου UMTS Όπως φαίνεται στο σχήµα 1, το δίκτυο αποτελείται από δυο τµήµατα [1], το δίκτυο πρόσβασης (RAN) και το δίκτυο κορµού (CN). Ο εξοπλισµός του χρήστη (UE) συνδέεται στο δίκτυο κορµού µέσο του δικτύου πρόσβασης. Το δίκτυο πρόσβασης είναι άµεσα συνδεδεµένο µε µια συγκεκριµένη τεχνολογία ασύρµατης πρόσβασης. Το δίκτυο 13

κορµού περιλαµβάνει όλα τα δοµικά στοιχεία του δικτύου παροχής υπηρεσιών στους χρήστες και είναι ανεξάρτητο από κάποια συγκεκριµένη τεχνολογία. Ο διαχωρισµός ανάµεσα στα δυο αυτά τµήµατα, επιτρέπει το συνδυασµό διαφορετικών τεχνολογιών και εποµένως την ύπαρξη διαφορετικών µονοπατιών µετάβασης από την δεύτερη στην τρίτη γενιά κινητών επικοινωνιών. Οι επιλογές για το δίκτυο κορµού, είναι τα δίκτυα GSM και GPRS και για το δίκτυο πρόσβασης, το GSM EDGE RAN (GERAN) και το UMTS Terrestrial RAN (UTRAN). To GERAN βασίζεται στο δίκτυο GSM, µε τη διαφορά ότι παρέχει µεγαλύτερο εύρος φάσµατος, λόγω της χρήσης διαφορετικών σχηµάτων κωδικοποίησης. Ένα GERAN που καλύπτει µια µεγάλη περιοχή αποτελεί ένα Base Station Subsystem (BSS). Το BSS χωρίζει την περιοχή αυτή σε µικρότερα τµήµατα, καθένα απ τα οποία ελέγχεται από ένα Base Station Controller (BSC). Το GERAN αποτελεί ουσιαστικά µια εξέλιξη του δικτύου πρόσβασης του GSM, µε ταυτόχρονη υποστήριξη του GPRS. Σχηµατικά η δοµή του δικτύου φαίνεται στο ακόλουθο σχήµα: Σχήµα 2: οµικά στοιχεία του δικτύου UMTS Η δεύτερη επιλογή για το δίκτυο πρόσβασης, που είναι το UTRAN, χρησιµοποιείται από τις εφαρµογές που απαιτούν ταχύτερους ρυθµούς µετάδοσης. Στην τεχνολογία αυτή, ένα ή περισσότερα κελιά εξυπηρετούνται από ένα κόµβο Node-B. Πολλοί κόµβοι Node-B συνδέονται σε ένα Radio Network Controller (RNC), και πολλά RNCs µε τη σειρά τους σχηµατίζουν ένα Radio Network Subsystem (RNS). To UTRAN βασίζεται στην τεχνολογία W-CDMA. 14

Στο ακόλουθο σχήµα εικονίζεται η αρχιτεκτονική του δικτύου πρόσβασης: Σχήµα 3: Αρχιτεκτονική του δικτύου πρόσβασης 2.2.2 οµή και λειτουργία του δικτύου κορµού Το δίκτυο κορµού του δικτύου UMTS αποτελεί τη βασική πλατφόρµα για όλες τις υπηρεσίες επικοινωνιών που παρέχονται από το δίκτυο στους εγγεγραµµένους χρήστες. Οι βασικές υπηρεσίες επικοινωνιών, περιλαµβάνουν τη µεταγωγή «κλήσεων µεταγωγής ιδεατού κυκλώµατος» (circuit-switched calls) και τη δροµολόγηση πακέτων δεδοµένων. Μια πολύ βασική λειτουργία του δικτύου κορµού είναι η αντιστοίχιση των από άκρο-σε-άκρο απαιτήσεων ποιότητας υπηρεσίας στην υπηρεσία κοµµιστή (bearer service) του δικτύου. Το δίκτυο κορµού [2] διαιρείται στο δίκτυο µεταγωγής πακέτου και στο δίκτυο µεταγωγής ιδεατού κυκλώµατος, όπως φαίνεται και στο ακόλουθο σχήµα. Το δίκτυο µεταγωγής ιδεατού κυκλώµατος (CS) βασίζεται στο δίκτυο GSM, ενώ το δίκτυο µεταγωγής πακέτου βασίζεται στο δίκτυο GPRS. Συνδετικός κρίκος των δυο δικτύων είναι ο Home Subscriber Server (HSS), που περιλαµβάνει όλη τη διαθέσιµη πληροφορία για κάθε εγγεγραµµένο χρήστη. 15

VLR CS Domain VMSC VMSC GMSC PSTN/ISDN RAN HSS SGSN GGSN PS Domain Internet Σχήµα 4: Αρχιτεκτονική του δικτύου κορµού του δικτύου UMTS Στο δίκτυο µεταγωγής ιδεατού κυκλώµατος οι κλήσεις διαχειρίζονται από δυο κέντρα µεταγωγής: το GMSC που βρίσκεται στο δίκτυο του χρήστη και το VMSC που βρίσκεται στο δίκτυο που επισκέπτεται ο χρήστης. Όταν ο χρήστης επισκεφθεί ένα δίκτυο, το VMSC του δικτύου αυτού ενηµερώνει τη «βάση δεδοµένων» VLR για την ύπαρξη νέου χρήστη, το οποίο µε τη σειρά του ενηµερώνει το αντίστοιχο HSS. Το VLR είναι µια «βάση δεδοµένων» υπεύθυνη για τον έλεγχο κλήσεων, τη διαχείριση του δικτύου και την αποθήκευση των δεδοµένων των χρηστών για ένα σύνολο τοπολογικών περιοχών που την τρέχουσα στιγµή είναι µέσα στην περιοχή της δικαιοδοσίας του. Οι εισερχόµενες κλήσεις κατευθύνονται πρώτα στον κόµβο GMSC, ο οποίος αντλεί πληροφορίες από τη «βάση» HSS για την τρέχουσα θέση του χρήστη και «δροµολογεί» την κλήση στο αντίστοιχο VMSC. Οι εξερχόµενες κλήσεις ακολουθούν το αντίστροφο µονοπάτι. Για κλήσεις από και προς δίκτυα PSTN/ISDN χρησιµοποιείται ένας κόµβος MGW, που πραγµατοποιείται τις απαραίτητες µετατροπές-µεταφράσεις. Το δίκτυο µεταγωγής πακέτου, όπως αναφέρθηκε, βασίζεται στο δίκτυο GPRS. Το GPRS δίκτυο µπορεί να συνδεθεί µε εξωτερικά δίκτυα τύπου IP και Χ.25. Η διασύνδεση µε δίκτυα τύπου X.25 έχει όµως αφαιρεθεί από τις προδιαγραφές του δικτύου UMTS. Τα βασικότερα δοµικά στοιχεία του δικτύου µεταγωγής πακέτου του UMTS και εποµένως και του καθεαυτού δικτύου GPRS είναι οι κόµβοι SGSN (Serving GPRS Support Node) και GGSN (Gateway GPRS Support Node). 16

Ο κόµβος SGSN βρίσκεται στο δίκτυο που επισκέπτεται ο χρήστης και είναι υπεύθυνος για την παράδοση των πακέτων από και προς τους κινητούς σταθµούς που βρίσκονται µέσα στην περιοχή εξυπηρέτησής του. Ουσιαστικά, επιτελεί τη λειτουργία του MSC/VLR του δικτύου µεταγωγής ιδεατού κυκλώµατος, αλλά για το δίκτυο µεταγωγής πακέτου. Παρέχει υπηρεσίες δροµολόγησης και µεταγωγής πακέτου, διαχείρισης της συνόδου, διαχείρισης της µεταφερσιµότητας των κινητών σταθµών, αυθεντικοποίησης και κρυπτογράφησης. Ο κόµβος GGSN βρίσκεται στο δίκτυο του χρήστη και ο βασικός του ρόλος είναι η διασύνδεση του δικτύου µεταγωγής πακέτου, του δικτύου GPRS, µε τα εξωτερικά δίκτυα. Παρέχει υπηρεσίες διαχείρισης συνόδου, αντιστοίχισης συνδροµητών στους σωστούς SGSNs και εξαγωγής δεδοµένων χρέωσης που σχετίζονται µε τη χρήση πόρων των εξωτερικών δικτύων. Αξίζει να σηµειώσουµε σε αυτό το σηµείο, ότι ένα δίκτυο µπορεί να έχει πολλούς SGSNs, αλλά έχει έναν GGSN για κάθε εξωτερικό δίκτυο, µε το οποίο διασυνδέεται. Ένας SGSN δηλαδή, µπορεί να δροµολογεί πακέτα σε πολλούς GGSNs, που αντιστοιχούν σε διαφορετικά εξωτερικά δίκτυα. 2.2.3 Περιγραφή και λειτουργία του IMS Το δίκτυο GPRS, όπως και το δίκτυο GSM και το UMTS παρέχουν βασική IP συνδεσιµότητα (IP connectivity). Τα προγενέστερα όµως αυτά δίκτυα, καθώς και το δίκτυο UMTS µέχρι και την τέταρτη έκδοση (Release 4), παρείχαν µόνο τη βασική αυτή συνδεσιµότητα και δεν παρείχαν υποστήριξη για εφαρµογές πολυµέσων πραγµατικού χρόνου (real time multimedia services), λόγω του γεγονότος ότι οι εφαρµογές αυτές απαιτούν την παροχή πρόσθετης υποστήριξης από το δίκτυο, κυρίως σε ότι αφορά την πρόβλεψη για την παρεχόµενη ποιότητα υπηρεσίας. Εποµένως, οι χρήστες έπρεπε να χρησιµοποιήσουν εφαρµογές τρίτων παροχέων (third-party applications) που παρείχαν υποστήριξη για εφαρµογές αυτού του τύπου. Η παροχή βέβαια µόνο της βασικής IP συνδεσιµότητας, έχει κάποια πλεονεκτήµατα για τους χρήστες όπως η ελευθερία επιλογών, καθώς και για τους παροχείς, όπως το γεγονός ότι δεν χρειάζεται να διαθέτουν κάποια εµπειρία στην παροχή εφαρµογών πολυµέσων πάνω από IP. Υπάρχουν όµως και µειονεκτήµατα, εκ των οποίων 17

το πιο σηµαντικό είναι η δυσαρέσκεια των χρηστών από τη µη παροχή βασικών εφαρµογών αυτού του τύπου, όπως Voice-Over-IP. Για να αντιµετωπιστούν αυτά τα θέµατα το δίκτυο UMTS ανέπτυξε δυο συστήµατα, το IMS και το MBMS. Το IMS, το οποίο σχετίζεται και µε την παρούσα εργασία, είναι ένα σύστηµα που ενσωµατώνοντας τη βασική IP συνδεσιµότητα, εξασφαλίζει στο δίκτυο τη δυνατότητα εγκαθίδρυσης συνόδων πολυµέσων καθώς και την παροχή πρόβλεψης της παρεχόµενης σε αυτές ποιότητας υπηρεσίας (QoS provisioning). εν καθορίζει ποιες εφαρµογές θα χρησιµοποιηθούν, αλλά µόνο τις δυνατότητες που παρέχονται για την παροχή διαφόρων υπηρεσιών. Το αποτέλεσµα της χρήσης του IMS, είναι η ταυτόχρονη παροχή από το δίκτυο υπηρεσιών πραγµατικού χρόνου και υπηρεσιών µη-πραγµατικού χρόνου πάνω σε µια κοινή πλατφόρµα βασιζόµενη στο πρωτόκολλο IP. Επιτρέπεται επίσης [3] σε εφαρµογές τρίτων παροχέων (third-party applications) να αλληλεπιδρούν µε το δίκτυο UMTS, για την παροχή υπηρεσιών πολυµέσων και δίνεται η δυνατότητα άµεσης αλληλεπίδρασης µε άλλες εφαρµογές µέσω του ιαδικτύου. Για την παροχή των υπηρεσιών αυτών, το IMS χρησιµοποιεί το δίκτυο µεταγωγής πακέτου (PS domain) του δικτύου UMTS, δηλαδή ουσιαστικά το δίκτυο GPRS. Οι υπηρεσίες φωνής καθώς και όσες υπηρεσίες χρησιµοποιούσαν το δίκτυο µεταγωγής ιδεατού κυκλώµατος (CS domain) µπορούν να αντικατασταθούν στο εσωτερικό του δικτύου UMTS από υπηρεσίες πραγµατικού χρόνου, που βασίζονται στη µεταγωγή πακέτου. Αυτό σηµαίνει, ότι το δίκτυο µεταγωγής πακέτου µελλοντικά µπορεί να αντικαταστήσει πλήρως το δίκτυο µεταγωγής ιδεατού κυκλώµατος, µειώνοντας κατ αυτό τον τρόπο το κόστος των δικτύων UMTS. Το κύριο χαρακτηριστικό του IMS είναι ότι βασίζεται αποκλειστικά στο πρωτόκολλο IP και συγκεκριµένα στο IPv6 µόνο. Το γεγονός αυτό, αν λάβουµε υπόψιν ότι το UMTS ως δίκτυο υποστηρίζει και την έκδοση IPv4 και την έκδοση IPv6 του πρωτοκόλλου IP, εγείρει προβλήµατα συνδεσιµότητας. Συγκεκριµένα, απαιτούνται µηχανισµοί στα άκρα του δικτύου IMS που επιτρέπουν τη µετατροπή ανάµεσα στους διαφορετικούς τύπους µορφοποιήσεων και διευθύνσεων που χρησιµοποιούν τα δυο αυτά πρωτόκολλα. Αυτό που πρέπει να αποσαφηνιστεί, είναι ότι το IMS είναι ουσιαστικά ένα τµήµα του δικτύου κορµού, που βασίζεται στο δίκτυο µεταγωγής πακέτου (PS domain) και 18

προϋποθέτει ότι όλες οι ροές πολυµέσων µεταφέρονται χρησιµοποιώντας το πρωτόκολλο RTP (Real Time Protocol). Παρέχει τη δυνατότητα διαχείρισης συνόδων πολυµέσων καθώς και µηχανισµούς σηµατοδοσίας, εγκατάστασης και ελέγχου των συνόδων. Για την παροχή ολοκληρωµένων εφαρµογών, απαιτείται η ύπαρξη ενός επιπέδου εφαρµογής πάνω απ το IMS, όπως φαίνεται στο ακόλουθο σχήµα: Application Server Layer Non - telephony Services Telephony Services Application Server Session Control Layer HSS Call State Control MRFC MGCF GPRS MRFP MGW Transport and Endpoint Layer Internet UE Σχήµα 5: Αρχιτεκτονική επιπέδων του υποσυστήµατος IMS UE PSTN/ ISDN Όπως φαίνεται, το IMS διαιρεί τη λειτουργικότητα σε τρία επίπεδα. Το επίπεδο µεταφοράς (transport endpoint layer) παρέχει τις υπηρεσίες κοµµιστών (bearer services), καθώς και την απαραίτητη σηµατοδοσία για την εγκαθίδρυση και τον έλεγχο των συνόδων και υποστηρίζει τις απαραίτητες µετατροπές. Το επίπεδο ελέγχου (session control layer), παρέχει τη λειτουργικότητα που επιτρέπει στους χρήστες να συνδεθούν στο δίκτυο και να εγκατασταθούν συνδέσεις σύνοδοι ανάµεσά τους. Τέλος, το επίπεδο εφαρµογής (application layer) επιτρέπει την αλληλεπίδραση ανάµεσα στις συνόδους και στις οντότητες των Applications Servers. Σε αυτό το επίπεδο πολλές σύνοδοι συνδυάζονται για την παροχή µιας εφαρµογής. Μαζί µε το IMS εισήχθη στο UMTS το ενδιάµεσο πλαίσιο OSA (Open service Access). Το OSA παρουσιάζει τη λειτουργικότητα του δικτύου αποκρύπτοντας τις τεχνικές λεπτοµέρειες. Επιτρέπει στους χρήστες να επιλέγουν ανάµεσα σε ένα σύνολο τρίτων παροχέων, οι οποίοι έχουν πρόσβαση στο δίκτυο µε ελεγχόµενο και ασφαλή τρόπο και χωρίς να γνωρίζουν την αρχιτεκτονική του δικτύου, που επιτρέπει την παροχή των διαφόρων υπηρεσιών. Το γεγονός αυτό, επιτρέπει την παροχή νέων υπηρεσιών πολυµέσων. 19

2.2.3.1 Βασικά δοµικά στοιχεία του IMS Για να παραχθούν οι νέες αυτές υπηρεσίες προστέθηκαν στο δίκτυο νέες οντότητες, όπως φαίνεται στο ακόλουθο σχήµα: PS Domain Internet HSS SLF CSCF MRFC MRFP AS BGCF MGCF SGW PSTN/ISDN MGW Σχήµα 6: οµικά στοιχεία του υποσυστήµατος IMS Η οντότητα P-CSCF (Proxy Call State Control Function) αποτελεί το σηµείο επικοινωνίας ανάµεσα στο χρήστη και στο δίκτυο. Ο ρόλος της εποµένως είναι αντίστοιχος του κόµβου SGSN στο δίκτυο GPRS. Η οντότητα S-CSCF επιτελεί ρόλο ανάλογο του κόµβου GGSN στο δίκτυο GPRS, επιτρέπει δηλαδή τον έλεγχο της συνόδου στο δίκτυο του χρήστη. Ένα δίκτυο περιλαµβάνει πολλές οντότητες S-CSCF. Για να κατευθυνθούν οι σύνοδοι στον αντίστοιχο S-CSCF, χρησιµοποιείται η οντότητα I-CSCF, η οποία αντλεί πληροφορίες για το χρήστη, από τη «βάση δεδοµένων» HSS. Σε δίκτυα µε πολλά HSS, χρησιµοποιείται η συνάρτηση SLF (Subscription Locator Function), για καθοριστεί ο HSS που διαθέτει τις πληροφορίες ενός συγκεκριµένου χρήστη. Η οντότητα MRFP (Media Resource Function Processor) αναµιγνύει και επεξεργάζεται ροές πολυµέσων, υπό τον έλεγχο της οντότητας MRFC (Media Resource Function Controller). Οι οντότητες αυτές, µπορούν να χρησιµοποιηθούν συνδυαζόµενες µε τον κατάλληλο Application Server, έτσι ώστε να παρέχουν εφαρµογές όπως συνόδους φωνής (voice conferencing). Η οντότητα MRFP παρέχει στο IMS τη δυνατότητα αλληλεπίδρασης µε εφαρµογές που χρησιµοποιούν διαφορετικές κωδικοποιήσεις, λειτουργώντας ως µετατροπές ανάµεσα στις κωδικοποιήσεις αυτές. 20

Η οντότητα MGW (Media Gateway), επιτρέπει τη διασύνδεση του IMS µε δίκτυα µεταγωγής ιδεατού κυκλώµατος, όπως PSTN και ISDN καθώς και µε το δίκτυο µεταγωγής ιδεατού κυκλώµατος στο εσωτερικό του δικτύου UMTS. Ελέγχεται από την οντότητα MGCF (Media Gateway Control Function), που παρέχει τη σηµατοδοσία από και προς το δίκτυο µεταγωγής ιδεατού κυκλώµατος. Τέλος, η οντότητα SGW (Signaling Gateway) αντικαθιστά την οντότητα MGCF σε ορισµένα δίκτυα και η οντότητα BGCF (Breakout Gateway Control Function) καθορίζει πότε µια σύνοδος «µε κατεύθυνση» προς ένα εξωτερικό δίκτυο, πρέπει να εξέλθει από το IMS και να εισέλθει στο δίκτυο µεταγωγής ιδεατού κυκλώµατος. 2.2.3.2 Εγκατάσταση και έλεγχος συνόδου Η σηµατοδοσία ανάµεσα στο χρήστη και στις οντότητες CSCFs καθώς και ανάµεσα στα διάφορα CSCFs βασίζεται στο πρωτόκολλο SIP (Session Initiation Protocol), κάπως προσαρµοσµένο στο UMTS δίκτυο. Όλα τα µηνύµατα που στέλνονται µε βάση αυτό το πρωτόκολλο, χρησιµοποιούν το πρωτόκολλο SDP (Session Description Protocol), για να περιγράψουν τις απαιτήσεις των ροών πολυµέσων. Ακολούθως, θα περιγράψουµε πως οι οντότητες που αναφέραµε, χρησιµοποιούνται για την εγκατάσταση και τον έλεγχο µιας συνόδου, όπως φαίνεται στο ακόλουθο σχήµα: SLF HSS AS UE P-CSCF I-CSCF S-CSCF Visited Network Home Network Σχήµα 7: Οι διάφορες οντότητες CSCFs Αρχικά, ο εξοπλισµός του χρήστη «επικοινωνεί» µε το δίκτυο GPRS και ξεκινά µια διαδικασία «GPRS attach». Πιο συγκεκριµένα, ο χρήστης επικοινωνεί µε τον κόµβο SGSN, ο οποίος ξεκινά να συλλέγει πληροφορίες για τη θέση του χρήστη. Εν συνεχεία, ο εξοπλισµός του χρήστη ενεργοποιεί ένα ή περισσότερα πλαίσια PDP. Ένα πλαίσιο PDP 21

είναι ουσιαστικά µια ιδεατή σύνδεση ανάµεσα στο χρήστη και στον κόµβο SGSN και περιλαµβάνει ένα αναγνωριστικό, όπως µια διεύθυνση IP που επιτρέπει στο χρήστη τη λήψη και την αποστολή δεδοµένων καθώς και ένα σύνολο από παραµέτρους ποιότητας υπηρεσίας που αποτελούν ουσιαστικά το προφίλ του χρήστη (QoS profile). Ένα πλαίσιο PDP «µεταφέρει» όλη την κίνηση από και προς µια IP διεύθυνση. Το κυρίως PDP πλαίσιο χρησιµοποιείται κυρίως για λόγους σηµατοδοσίας. Τα δευτερεύοντα πλαίσια PDP περιλαµβάνουν διαφορετικές παραµέτρους ποιότητας υπηρεσίας το καθένα και κληρονοµούν την πλειονότητα των παραµέτρων τους από το κυρίως πλαίσιο. Επιπλέον, ένα προκαθορισµένο (default) πλαίσιο PDP, χρησιµοποιείται για τα πακέτα που δεν συµφωνούν µε κανένα απ τα υπάρχοντα πλαίσια PDP. Ο εξοπλισµός του χρήστη µπορεί ανά πάσα στιγµή να τροποποιήσει ή και να απενεργοποιήσει ένα πλαίσιο PDP, στέλνοντας αντίστοιχα µηνύµατα. Επιστρέφοντας στη διαδικασία εγκατάστασης της σύνδεσης, µετά την ενεργοποίηση των PDP πλαισίων, ο εξοπλισµός του χρήστη στέλνει ένα µήνυµα εγγραφής στον P-CSCF που είναι υπεύθυνος για εκείνον, µε χρήση του πρωτοκόλλου SIP. Το µήνυµα αυτό, περιλαµβάνει την ταυτότητα του χρήστη καθώς και το δίκτυο στο οποίο ανήκει (User s Home Network). Η εύρεση του P-CSCF που είναι υπεύθυνος για το χρήστη πραγµατοποιείται είτε µε χρήση ενός µηχανισµού DNS (Domain Name System), είτε κατά τη διαδικασία ενεργοποίησης του PDP πλαισίου. Ο P-CSCF µε τη σειρά του, αντιστοιχίζει το δίκτυο του χρήστη µε έναν I-CSCF και στέλνει σε εκείνον το µήνυµα εγγραφής του χρήστη. Προκειµένου να βρει τις απαιτούµενες πληροφορίες για το χρήστη, ο I-CSCF χρησιµοποιεί τη «βάση δεδοµένων» HSS. Με τον τρόπο αυτό, ο I-CSCF βρίσκει τον S-CSCF που θα διαχειριστεί τον χρήστη καθώς τον υποδεικνύει ο HSS ελέγχοντας το προφίλ του χρήστη καθώς και τις εφαρµογές που έχει ενεργοποιήσει και διαπιστώνοντας ποιος S-CSCF διαθέτει επαρκείς πόρους. Στο τελευταίο βήµα, η αίτηση εγγραφής προωθείται από τον I-CSCF στον S- CSCF, ο οποίος αντλώντας πληροφορίες από τον HSS εγγράφει το χρήστη και ενηµερώνει τον HSS καθώς και το χρήστη, στέλνοντας στον τελευταίο ένα SIP µήνυµα µέσω των οντοτήτων I-CSCF και P-CSCF. Από το σηµείο αυτό και έπειτα ο χρήστης µπορεί να ξεκινήσει και να τερµατίσει συνόδους. 22

3 Ποιότητα υπηρεσίας στο UMTS 3.1 Αρχιτεκτονική QoS στο UMTS Στην αρχιτεκτονική UMTS η υπηρεσία κοµµιστή (bearer service) ορίζει τα χαρακτηριστικά και τη λειτουργικότητα που υπάρχει ανάµεσα στα επικοινωνούντα άκρα, προκειµένου να υλοποιηθεί µια αξιόπιστη ποιότητα υπηρεσίας για τις από άκρο σε άκρο υπηρεσίες. Μια υπηρεσία κοµµιστή, περιλαµβάνει όλες τις πλευρές για την ενεργοποίηση µιας ζητηθείσας ποιότητας υπηρεσίας. Η από άκρο-σε-άκρο υπηρεσία (end-to-end service), υλοποιείται µέσω µιας αρχιτεκτονικής δοµηµένης σε επίπεδα [4], όπως φαίνεται και στο επόµενο σχήµα. UTRAN Uu Iu ΤΕ MT RNC MSC/VLR SGSN BS End-to-end Service GMSC GGSN Local Bearer Service UMTS Bearer Service External Bearer Service Radio Access Bearer Service CN Bearer Service Radio Bearer Service RAN Access Bearer Service Backbone Bearer Service Physical Radio Bearer Service Physical Bearer Service Σχήµα 8: Αρχιτεκτονική ποιότητας υπηρεσίας στο UMTS Από τον ένα TE στον άλλο TE η κίνηση πρέπει να περάσει από διαφορετικές υπηρεσίες κοµµιστών του δικτύου. Ένας TE συνδέεται στο UMTS δίκτυο µέσω ενός ΜΤ (Mobile Termination). Η από άκρο-σε-άκρο υπηρεσία στο επίπεδο εφαρµογής, 23

χρησιµοποιεί τις υπηρεσίες κοµµιστών των κατώτερων επιπέδων. Επίσης, κάθε υπηρεσία κοµµιστή ενός επιπέδου προσφέρει τις δικές της υπηρεσίες, χρησιµοποιώντας τις υπηρεσίες που παρέχονται από τα προηγούµενα επίπεδα. Η από-άκρο-σε-άκρο υπηρεσία αποτελείται από τις ακόλουθες υπηρεσίες κοµµιστών: TE/MT Local Bearer Service, UMTS Bearer Service και External Bearer Service. Η ποιότητα υπηρεσίας του δικτύου UMTS παρέχεται από το τµήµα «UMTS Bearer Service», καθώς το MT/TE όπως και το τµήµα «External Bearer Service», δεν εντάσσονται στο δίκτυο UMTS και εποµένως δεν τυποποιούνται. Η βασική ιδέα για την ύπαρξη αυτής της αρχιτεκτονικής επιπέδων είναι η ενθυλάκωση του φυσικού µέσου ραδιοζεύξης (physical radio access), έτσι ώστε να είναι δυνατή η τροποποίηση του χωρίς να επηρεάζεται το υπόλοιπο σύστηµα. Επίσης, ο διαχωρισµός αυτός σε επίπεδα έγκειται στην υποστήριξη των διαφορετικών τεχνολογιών για το δίκτυο πρόσβασης και για το δίκτυο κορµού, όπως αυτές εικονίζονται στο σχήµα 2. Τέλος, ο διαχωρισµός του κοµµιστή υπηρεσίας ραδιοζεύξης (Radio Access Bearer Service) σε δύο τµήµατα, διευκολύνει τη σύνδεση διαφορετικών τεχνολογιών πρόσβασης στη ραδιοζεύξη (RAN), µε ένα δίκτυο κορµού (CN). 24

3.1.1 Ανάλυση επιπέδων υπηρεσιών κοµµιστών Η υπηρεσία κοµµιστή UMTS (UMTS Bearer Service) αποτελείται από την Radio Access Bearer Service και την Core Network Bearer Service (CN Bearer Service). Η Radio Access Bearer Service παρέχει εµπιστευτική µεταφορά της σηµατοδοσίας και των δεδοµένων του χρήστη µεταξύ του MT και του CN κόµβου (CN Edge Node), µε ποιότητα υπηρεσίας, είτε αντίστοιχη µε τη συµφωνηµένη UMTS Bearer Service, είτε µε την δεδοµένη ποιότητα υπηρεσίας σηµατοδοσίας. Η υπηρεσία αυτή, βασίζεται στα χαρακτηριστικά της ραδιοσυχνότητας (radio interface) και διατηρείται για ένα κινητό σταθµό (MT). H Core Network Bearer Service χρησιµοποιεί µια γενική Backbone Bearer Service. Ο ρόλος αυτής της υπηρεσίας είναι ο αποτελεσµατικός έλεγχος και η χρήση του του δικτύου κορµού (backbone network) προκειµένου να παρασχεθεί η συµφωνηθείσα υπηρεσία κοµµιστή UMTS (UMTS Bearer Service). Η υλοποίηση αυτής της υπηρεσίας κοµµιστή,εξαρτάται από τον παροχέα και τις απαιτήσεις σε ποιότητα υπηρεσίας. Η Radio Access Bearer Service µε τη σειρά της αποτελείται από τη Radio Bearer Service και τη RAN Access Bearer Service. H RAN Access Bearer Service µαζί µε την Physical Bearer Service παρέχει τη µεταφορά ανάµεσα στο RAN και στο CN. To UTRAN τοποθετείται ανάµεσα στις διεπαφές Uu και Iu και η βασική λειτουργία του, είναι η παροχή της υπηρεσίας κοµµιστή. ηµιουργεί και διατηρεί το RAB που είναι ορατό στο MT και στο CN και περιλαµβάνει τις απαιτήσεις σε ποιότητα υπηρεσίας. Επίσης, η αρχιτεκτονική αυτή δίνει σηµαίνοντα ρόλο στο Radio Network Controller (RNC), καθώς το RNC και το CN αντιστοιχίζουν τις απαιτήσεις σε ποιότητα υπηρεσίας πάνω από τη διεπαφή Iu, και το RNC µεριµνά για την εφαρµογή των απαιτήσεων ποιότητας υπηρεσίας πάνω από τη ραδιοζεύξη. 25

3.1.2 οµικά στοιχεία διαχείρισης ποιότητας υπηρεσίας σε επίπεδο χρήστη (user plane) Οι συναρτήσεις αυτού του τµήµατος εξασφαλίζουν ότι θα παρασχεθούν οι υπηρεσίες που έχουν εγκαθιδρυθεί από τις υπηρεσίες ελέγχου του δικτύου και εκφράζονται από τις παραµέτρους ποιότητας υπηρεσίας. Σχηµατικά, οι συναρτήσεις αυτές και η επικοινωνία ανάµεσά τους απεικονίζονται στο ακόλουθο σχήµα: Σχήµα 9: οµικά στοιχεία υποσυστήµατος διαχείρισης ποιότητας υπηρεσίας του δικτύου UMTS σε επίπεδο χρήστη Τα βασικά δοµικά στοιχεία που εξασφαλίζουν την υλοποίηση µιας ζητηθείσας ποιότητας υπηρεσίας καθώς και την παροχή υπηρεσιών κοµµιστών µε διαφορετικές παραµέτρους ποιότητας είναι τα ακόλουθα: Υπηρεσία αντιστοίχισης (mapping function) Μαρκάρει κατάλληλα κάθε δοµική µονάδα έτσι ώστε να λάβει την αντίστοιχη υπηρεσία. Υπηρεσία διαχωρισµού (classification function) Αναθέτει τις δοµικές µονάδες, στις υπάρχουσες υπηρεσίες, µε βάση τις αντίστοιχες παραµέτρους. Για την ανάθεση ως κριτήρια χρησιµοποιούνται είτε κάποια δεδοµένα (µαρκαρίσµατος) από την κεφαλίδα του πακέτου του, είτε χαρακτηριστικά της κίνησης. 26

ιαχειριστής δέσµευσης πόρων (resource manager) Κατανέµει τους πόρους ανάµεσα στις υπηρεσίες, ανάλογα µε την ποιότητα υπηρεσίας κάθε υπηρεσίας. Για τη διαχείριση των πόρων χρησιµοποιούνται διαδικασίες προγραµµατισµού (scheduling), διαχείρισης εύρους ζώνης και ελέγχου ενέργειας της υπηρεσίας ραδιοζεύξης (radio bearer). ιαµορφωτής κίνησης (traffic conditioner) Η λειτουργία αυτή εξασφαλίζει τη συµµόρφωση της κίνησης µε τη συµφωνηθείσα ποιότητα υπηρεσίας. Περιλαµβάνει υπηρεσίες µορφοποίησης και αστυνόµευσης. Συγκεκριµένα, η αστυνόµευση συγκρίνει την εισερχόµενη κίνηση µε τις παραµέτρους ποιότητας υπηρεσίας. Όσες δοµικές µονάδες δεν ταιριάζουν µε τις αντίστοιχες παραµέτρους, µαρκάρονται κατάλληλα έτσι ώστε να είναι οι πρώτες που θα απορριφθούν σε περίπτωση συµφόρησης. Ο µορφοποιητής από την άλλη πλευρά, συµµορφώνει κατάλληλα την εισερχόµενη κίνηση. Για την υλοποίηση των λειτουργιών αυτών χρησιµοποιείται ο αλγόριθµος token bucket. 3.1.3 Εγκαθίδρυση επικοινωνίας µε συγκεκριµένη ποιότητα υπηρεσίας Προκειµένου να εγκαθιδρυθεί µια υπηρεσία κοµµιστή UMTS µε τις ζητηθήσες παραµέτρους, ακολουθούνται τα εξής βήµατα [5]: Αρχικά, η οντότητα Communication Management (CM), στον εξοπλισµό του χρήστη (UE) κατηγοριοποιεί τη ζητηθείσα υπηρεσία. Ο εξοπλισµός του χρήστη ξεκινά στη συνέχεια την εγκαθίδρυση µια υπηρεσίας κοµµιστή UMTS µέσω του UTRAN, µε ένα µήνυµα «UE µήνυµα αρχικοποίησης», που µεταφέρεται µέσα σε ένα RRC (Radio Resource Control) µήνυµα. Το µήνυµα αυτό µεταφέρεται εν συνεχεία από το UTRAN στο CN µέσω ενός µηνύµατος RANAP (Radio Access Network Application Part). Φτάνοντας στο δίκτυο κορµού (CN), αντιστοιχίζονται οι απαιτήσεις τις από άκρο-σεάκρο υπηρεσίας σε µια υπηρεσία κοµµιστή. Το CN µε τη σειρά του ξεκινά µια αίτηση ανάθεσης RAB (Radio Access Bearer) µέσω του UTRAN. Η αίτηση RAB εξετάζεται από το τµήµα ελέγχου εισόδου RRM (Radio Resource Management) AC (Admission Control). Αν δεν υπάρχουν RBs (Radio Bearers) για τη ζητηθείσα υπηρεσία, αλλά η 27

υπηρεσία αυτή µπορεί να υποστηριχθεί από το δίκτυο, επανασυµφωνούνται οι παράµετροι ποιότητας υπηρεσίας ανάµεσα στο UTRAN και το CN. Αν όµως η ζητηθείσα υπηρεσία δεν µπορεί να παρασχεθεί από το δίκτυο, η αίτηση απορρίπτεται και εξέρχεται από την ουρά. Αν ο αλγόριθµος της υπηρεσίας ελέγχου εισόδου, αποφανθεί ότι υπάρχουν διαθέσιµα RBs µε τις ζητηθείσες παραµέτρους ποιότητας υπηρεσίας, η υπηρεσία κοµµιστή Iu ανάµεσα στο UTRAN και στο CN εγκαθίσταται. Με τον τρόπο αυτό ολοκληρώνεται η εγκαθίδρυση της ζητηθείσας υπηρεσίας και ξεκινά η µετάδοση των δεδοµένων. Στο ακόλουθο σχήµα απεικονίζεται η διαδικασία που αναφέρθηκε για την εγκαθίδρυση µιας υπηρεσία κοµµιστή UMTS µε τις ζητηθήσες παραµέτρους : Σχήµα 10: ιαδικασία εγκαθίδρυσης υπηρεσίας κοµµιστή στο δίκτυο UMTS 28

Η διαδικασία αυτή είναι εφαρµόσιµη και για κίνηση ιδεατού κυκλώµατος και για κίνηση µεταγωγής πακέτων. Η βασική διαφορά ανάµεσα στους δυο αυτούς τύπους κίνησης, είναι ότι στην περίπτωση της µεταγωγής πακέτων, η υπηρεσία κοµµιστή UMTS ελευθερώνεται (released), όταν δεν υπάρχει τίποτα προς µετάδοση, ενώ διατηρείται το PDP πλαίσιο (PDP Context), η διευθυνσιοδότηση και η πληροφορία για την παρεχόµενη ποιότητα υπηρεσίας. Αντίθετα, στην περίπτωση του ιδεατού κυκλώµατος, η υπηρεσία κοµµιστή διατηρείται όσο διατηρείται και η σύνδεση. Η διευθυνσιοδότηση και η πληροφορία για την ποιότητα υπηρεσίας δεν είναι πια έγκυρη όταν πάψει η σύνδεση. Υπάρχουν τρεις επιλογές, από πλευράς φυσικού µέσου, για την εγγύηση παροχής ποιότητας υπηρεσίας στο UMTS: 1. Αν στο επίπεδο µεταφοράς ανάµεσα στο CN και το UTRAN, χρησιµοποιηθεί η τεχνολογία ATM, οι παράµετροι ποιότητας υπηρεσίας της υπηρεσίας κοµµιστή CN, πρέπει να αντιστοιχηθούν µε τις τάξεις της τεχνολογίας ATM. 2. Μια δεύτερη εκδοχή είναι η ύπαρξη ενός επιπέδου IP πάνω απ το ATM, οπότε θα γίνεται χρήση της τεχνολογίας IP/ATM. Σε αυτή την περίπτωση είτε οι παράµετροι της υπηρεσίας κοµµιστή CN και της Iu, θα πρέπει να αντιστοιχηθούν µε τις τάξεις ATM, είτε θα χρησιµοποιηθούν συγκεκριµένοι µηχανισµοί παροχής ποιότητας υπηρεσίας IP, όπως οι διαφοροποιηµένες υπηρεσίες. 3. Η τρίτη επιλογή, είναι η χρήση του πρωτοκόλλου IP πάνω από ένα φυσικό µέσο. Στην περίπτωση αυτή, οι παράµετροι ποιότητας υπηρεσίας του CN και του Iu συνδυάζονται µε µηχανισµούς παροχής ποιότητας υπηρεσίας του επιπέδου ΙP, όπως οι ιαφοροποιηµένες Υπηρεσίες. 3.2 Τάξεις ποιότητας υπηρεσίας Όταν αναφερόµαστε σε τάξεις ποιότητας υπηρεσίας (traffic classes) στο UMTS δίκτυο, πρέπει να λάβουµε υπόψιν και τους περιορισµούς που θέτει το περιβάλλον και οι συνθήκες του δικτύου. Οι υπάρχοντες µηχανισµοί που χρησιµοποιούνται στα συνήθη δίκτυα, δεν µπορούν να εφαρµοστούν. 29

Στο UMTS δίκτυο υπάρχουν τέσσερις τάξεις ποιότητας υπηρεσίας, οι οποίες διαφοροποιούνται ως προς την καθυστέρηση, την πιθανότητα απώλειας δεδοµένων και την προτεραιότητα (traffic handling priority). Οι τάξεις ποιότητας υπηρεσίας στο UMTS είναι οι ακόλουθες: Conversational class Streaming class Interactive class Background class Η βασική διαφορά µεταξύ των τάξεων αυτών είναι η ανοχή καθυστέρησης. Η Conversational τάξη απευθύνεται σε εφαρµογές µε τις µεγαλύτερες απαιτήσεις σε καθυστέρηση και η Background τάξη σε εφαρµογές µε τις µικρότερες απαιτήσεις. 3.2.1 Conversational class Η τάξη αυτή απευθύνεται βασικά σε εφαρµογές µε απαιτήσεις πραγµατικού χρόνου. Βασικό χαρακτηριστικό αυτής της τάξης, είναι ότι ο χρόνος µεταφοράς πρέπει να διατηρείται σε χαµηλά επίπεδα και να διατηρείται η χρονική συσχέτιση ανάµεσα στις οντότητες (information entities) της ροής. Η µέγιστη καθυστέρηση, εξαρτάται από την αντίληψη του ανθρώπινου χρήστη (video and audio conversation perception). Εποµένως, τα βασικά χαρακτηριστικά αυτής της τάξης είναι: - διατήρηση της συσχέτισης (µεταβολής) ανάµεσα στις οντότητες (information entities) µιας ροής - αυστηρές εγγυήσεις καθυστέρησης (stringent and low delay) Θα µπορούσε να αντιστοιχηθεί µε την τάξη CBR της τεχνολογίας ATM. 30

3.2.2 Streaming class Η τάξη αυτή χαρακτηρίζεται από το ότι η συσχέτιση ανάµεσα στις οντότητες της ροής πρέπει να διατηρείται, αλλά υπάρχει µια µεγαλύτερη ανοχή σε καθυστέρηση σε σχέση µε την προηγούµενη τάξη λόγω της αποθήκευσης σε επίπεδο εφαρµογής (application level buffering). Θα µπορούσε να θεωρηθεί ως µια τάξη ανάµεσα στην CBR και την RealTime VBR της τεχνολογίας ATM. 3.2.3 Interactive class Η τάξη αυτή απευθύνεται σε εφαρµογές που χαρακτηρίζονται από το µοτίβο αίτησης απάντησης του χρήστη. Ο τελικός χρήστης είναι είτε ένας ανθρώπινος παράγοντας, είτε µια µηχανή. Ο τελικός αυτός χρήστης αναµένει ένα µήνυµα (απόκριση) µέσα σε ένα ορισµένο χρονικό διάστηµα. Η από άκρη-σε-άκρη καθυστέρηση (round-trip delay) είναι εποµένως το πρώτο χαρακτηριστικό της τάξης αυτής. Ένα δεύτερο χαρακτηριστικό είναι το γεγονός ότι το περιεχόµενο των πακέτων πρέπει να µεταφέρεται διαφανώς µε µικρό ρυθµό λαθών (BER). Εφαρµογές που εντάσσονται σε αυτή την τάξη, είναι: η φυλλοµέτρηση ιστοσελίδων (web browsing), η ανάκτηση δεδοµένων από µια βάση δεδοµένων (data base retrieval), οι εφαρµογές ηλεκτρονικού εµπορίου (ecommerce) και οι εφαρµογές ERP. Πολύ σηµαντική επίσης, είναι η προτεραιότητα της κίνησης (traffic prioritization) µέσα στην ίδια την τάξη. 3.2.4 Background class Βασικό στοιχείο αυτής της τάξης είναι ότι δεν απαιτείται από τον προορισµό των δεδοµένων η µεταφορά τους σε συγκεκριµένο χρονικό διάστηµα. Επιπλέον, ισχύει όπως και στην τάξη Ιnteractive ότι το περιεχόµενο των πακέτων πρέπει να µεταφέρεται διαφανώς µε µικρό ρυθµό λαθών. Η τάξη αυτή, απευθύνεται στις παραδοσιακές best- 31

effort εφαρµογές, όπως η ηλεκτρονική αλληλογραφία (e-mail), οι εφαρµογές ηµερολογίου (calendar applications), και η µεταφόρτωση ιστοσελίδων (download of files). Πρέπει να σηµειώσουµε ότι δεν υπάρχει µία προς µία αντιστοίχιση ανάµεσα στις κλάσεις υπηρεσιών, όπως αυτές περιγράφονται στις προδιαγραφές 3GPP TS 22.105 [6] και στις κλάσεις ποιότητας υπηρεσίας που αναφέραµε. Για παράδειγµα, µια υπηρεσία που από τη φύση της θα θεωρούσαµε ότι ανήκει στην τάξη Interactive, µπορεί να χρησιµοποιήσει την τάξη Conversational, εάν η εφαρµογή ή ο χρήστης έχουν αυστηρές απαιτήσεις σχετικά µε την καθυστέρηση. 3.3 Παράµετροι ποιότητας υπηρεσίας Εκτός από την τάξη ποιότητας υπηρεσίας, ένας κοµµιστής χαρακτηρίζεται και από ένα σύνολο παραµέτρων, οι οποίες αναλυτικά είναι οι ακόλουθες: Μέγιστος ρυθµός µετάδοσης (Maximum bit rate): Ορίζει το µέγιστο ρυθµό µετάδοσης bits από το UMTS και προς το UMTS. Η κίνηση συµµορφώνεται µε το µέγιστο ρυθµό µετάδοσης ακολουθώντας τον αλγόριθµο token bucket όπου το token rate ισούται µε το µέγιστο ρυθµό µετάδοσης και το µέγεθος του κάδου ισούται µε το µέγιστο µέγεθος SDU. Εγγυηµένος ρυθµός µετάδοσης (Guaranteed bit rate): Η κίνηση συµµορφώνεται µε τον εγγυηµένο ρυθµό µετάδοσης όταν ακολουθεί τον αλγόριθµο token bucket, όπου το token rate ισούται µε τον εγγυηµένο ρυθµό µετάδοσης και το µέγεθος του κάδου ισούται µε το µέγιστο µέγεθος SDU. Οι παράµετροι της ποιότητας υπηρεσίας του κοµµιστή π.χ καθυστέρηση και αξιοπιστία διασφαλίζονται στο χρήστη όταν η κίνηση µε ρυθµό έως τον εγγυηµένο αυτό ρυθµό. Ο ρυθµός αυτός µετάδοσης µπορεί να χρησιµοποιηθεί για να διευκολύνει τον έλεγχο εισόδου (admission control) µε βάση τους διαθέσιµους πόρους καθώς και για τη δέσµευση πόρων στο δίκτυο UMTS. 32

ιατήρηση σειράς παράδοσης (Delivery order): είχνει αν ο κοµµιστής διατηρεί ή όχι τη σειρά των πακέτων. Προσδιορίζει αν τα εκτός σειράς (out-of-sequence) πακέτα είναι ή όχι αποδεκτά. Η πληροφορία αυτή δεν εξάγεται από την τάξη ποιότητα υπηρεσίας, αλλά εξαρτάται από την παρεχόµενη αξιοπιστία. Μέγιστο µέγεθος SDU (Maximum SDU size): Καθορίζει το µέγεθος SDU µέχρι το οποίο το δίκτυο θα παρέχει την συµφωνηθείσα ποιότητα υπηρεσίας. Ανάλογα µε την υλοποίηση µπορεί να γίνονται δεκτά από το δίκτυο και πακέτα µε µέγεθος µεγαλύτερο από το µέγιστο µέγεθος SDU. Πληροφορίες διαθέσιµων SDU format (SDU format information): Περιλαµβάνει µια λίστα µε τα διαθέσιµα ακριβή µεγέθη SDU. Ποσοστό λάθους SDU (SDU error radio): Η παράµετρος αυτή ορίζεται µόνο για συµµορφούµένη κίνηση και δείχνει το ποσοστό των πακέτων που χάθηκαν ή διαπιστώθηκε ότι είναι λάθος. Υπολειµµατικό ποσοστό λάθους SDU (Residual bit error ratio): είχνει το µη ανιχνευµένο ποσοστό λάθους στα SDUs που παραδόθηκαν. Σε περίπτωση που δεν έχει ζητηθεί ανίχνευση λαθών, δείχνει το ποσοστό λάθους στα SDUs που παραδόθηκαν. Παράδοση λανθασµένων SDUs (Delivery of erroneous SDUs): είχνει αν τα SDUs που διαπιστώθηκε ότι έχουν λάθος, πρέπει να παραδοθούν ή να απορριφθούν. Η επιλογή yes δείχνει ότι τα λανθασµένα SDUs πρέπει να µεταδοθούν µαζί µε µια ένδειξη λάθους, η επιλογή no δείχνει ότι έχει ενεργοποιηθεί η ανίχνευση λαθών και τα λανθασµένα πακέτα πρέπει να απορριφθούν και η επιλογή - δείχνει ότι τα SDUs παραδίδονται, χωρίς να ενεργοποιηθεί η ανίχνευση λαθών. Καθυστέρηση (Transfer delay): Το UMTS δεν παρέχει επικοινωνία µε αποθήκευση και προώθηση (store and forward), παρόλο που τα δεδοµένα 33

αποθηκεύονται προσωρινά στους κόµβους του. Έτσι, η οποιαδήποτε καθυστέρηση που σηµειώνεται, οφείλεται σε τεχνικά χαρακτηριστικά και περιορισµούς της µετάδοσης και γίνεται προσπάθεια να ελαχιστοποιηθεί για µια συγκεκριµένη κλάση καθυστέρησης. Άρα, η παράµετρος καθυστέρησης ορίζει τις µέγιστες τιµές που µπορεί να έχει η µέση και η κατά 95% επικρατούσα καθυστέρηση κατά τη µεταφορά δεδοµένων στο UMTS δίκτυο. Προτεραιότητα (Traffic handling priority): Σε περιπτώσεις συµφόρησης ή περιορισµένων πόρων µε βάση αυτή την παράµετρο αποφασίζεται ποια πακέτα θα απορριφθούν. Προτεραιότητα εξυπηρέτησης και διατήρησης (Allocation/ Retention Priority): Περιγράφει τη σχετική σηµασία, αναφορικά µε τους άλλους κοµµιστές UMTS, για την εκχώρηση των πόρων κατά προτεραιότητα, σε κατάσταση συµφόρησης, κατά την είσοδο σε µια κυψέλη και σε περίπτωση handover 1. Η παράµετρος αυτή είναι παράµετρος που συµφωνείται µε την εγγραφή σε µια υπηρεσία και µπορεί να αλλάξει είτε από το SGSN, είτε από το GGSN. Περιγραφέας στατιστικών πηγής (Source statistics descriptor): Προσδιορίζει τα χαρακτηριστικά της πηγής των µεταδιδόµενων SDUs. Σηµατοδοσία (Signaling indication): Η παράµετρος αυτή ορίζεται µόνο για την τάξη Interactive και δείχνει αν τα µεταδιδόµενα SDUs έχουν περιεχόµενο σηµατοδοσίας. Αν η παράµετρος σηµατοδοσίας έχει την τιµή yes, ο εξοπλισµός του χρήστη πρέπει να θέσει την τιµή της προτεραιότητας σε 1. Στον ακόλουθο πίνακα εικονίζονται οι παράµετροι ποιότητας υπηρεσίας του UMTS και η συσχέτισή τους µε τις τάξεις ποιότητας υπηρεσίας. Πρέπει να παρατηρήσουµε ότι η τάξη ποιότητας υπηρεσίας είναι και η ίδια µια παράµετρος. 1 Το πέρασµα µιας συνόδου µετάδοσης από µια κυψέλη σε µια άλλη, για την εξυπηρέτηση ενός χρήστη που κινείται µεταξύ δύο κυψελών. 34