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IMS - Mobile Server Platform

The foundation of mobile-to-mobile service networks for future cellular systems
 
: Aziz, M.

:
Volltext ()

Aachen, 2017, xv, 168 S.
Aachen, TH, Diss., 2017
Englisch
Dissertation, Elektronische Publikation
Fraunhofer FIT ()

Abstract
The unprecedented growth of mobile application market is the evidence of twofold technological advancement in the wireless world: first, the enormous increase in the capacity of mobile networks and second, the rapid increase in the computing powers of mobile devices. The former has enabled the network operators to ensure quality of service on their network by inducing more capacity for seamless data transmissions. Whereas, the latter has contributed in the novel space of mobile server paradigm, where the mobile devices are assumed to have sufficient computing power of hosting and distributing small and medium-sized data services among the peers on the network. Nevertheless, considering the mobile server paradigm or peer-to-peer mobile applications, the availability of such applications are mostly limited to WiFi and Wireless Local Area Networks (WLAN) only and, hence, not available for cellular data networks. There are various technical and political reasons behind this phenomena. The dissertation deals with the standardized provisioning of mobile applications on cellular data networks and addresses the issues related to it. A novel concept of Mobile-to-Mobile service networks is presented in this regard and a prototypical implementation of an IMS (IP Multimedia Subsystem) interfaced Mobile Server Platform (MSP) is provided to enable multimedia communication among the peers. The IMS was originally introduced by 3GPP to support heavy multimedia communication over 3G cellular network, which has now become an application layer standard for 4G / LTE-Evolved Packet Core network. From the architectural point of view, the MSP is mainly categorized into three different logical frameworks. First, the Multimedia Messaging Framework is introduced in order to realize the mobile-to-mobile text messaging and multimedia file sharing features in a service oriented fashion over the operator IMS network. The proposed framework conforms to the functional and non-functional requirements of the Instant Messaging (IM) service addressed by 3GPP. Second, the Multimedia Streaming Framework is introduced in order to support the mobile-to-mobile multimedia sessions in a service oriented fashion over the operator IMS network. The SIP and SDP are the main protocols used for the session establishment process of the streaming applications, whereas, the RTP and RTSP protocols are proposed to provision standardized multimedia transmissions and achieve remote control streaming features on top. Third, a comprehensive QoS Framework is introduced to provide an efficient control of ongoing multimedia sessions according to the Policy and Charging Control (PCC) mechanism devised by the 3GPP. The performance evaluation and mathematical models of File Transfer Time (FTT) and Video Streaming Time (VST) are presented for different network conditions and for various types of user profiles.

 

Das beispiellose Wachstum mobiler Anwendungen ist Ausdruck zweier zentraler Fortschritte in der drahtlosen Mobilkommunikation: des enormen Zuwachses in der Kapazität mobiler Netze der dritten und vierten Generation, und dem raschen Zuwachs an Rechnerkapazität und Energieeffizienz mobiler Endgeräte. Die erstgenannte Entwicklung erlaubt Netzbetreibern bruchlose Datendienste hoher Qualität anzubieten, letztere Entwicklung gestattet sogar die Nutzung mobiler Endgeräte als Mobile Service Provider in Peer-to-Peer-Netzen. Allerdings stellt die Kombination beider Effekte die Netzbetreiber heute noch vor erhebliche Probleme, so dass mobile Serviceprovider derzeit schwerpunktmäßig noch auf WiFi und WLAN beschränkt sind. Um dies zu ändern, müssen sowohl technische als auch politische Hürden z.B. im Bereich der Standardeinhaltung überwunden werden. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der standardkonformen Bereitstellung mobiler Anwendungen in zellularen Netzen, wie sie von den Netzbetreibern heute und in Zukunft angeboten werden. Sie entwickelt ein neuartiges Mobile-zu-Mobile- Servicenetz und fokussiert dabei insbesondere auf die Implementierung von IP Multimedia-Subsystemen (IMS-Standard der 3GPP) für Mobile Serviceprovider, um Multimedia-Kommunikation zwischen Peers zu unterstützen, das nun eine Standard- Anwendungsschicht für das Netz 4G/LTE-Evolved Paket Core geworden ist. Konkret werden drei logische Rahmenwerke vorgestellt, prototypisch umgesetzt und empirisch evaluiert. Das Multimedia Messaging Framework realisiert mobil-zu-mobil Textnachrichten und Multimedia-Dateifreigabefunktionen in einer serviceorientierten Art und Weise über den IMS-Netzwerkbetreiber. Das Framework und seine Umsetzung entsprechen voll den funktionalen und nicht-funktionalen Anforderungen des 3GPP Instant Messaging (IM) -Dienstes. Das Multimedia Streaming Framework unterstützt mobil-zu-mobil Multimedia-Sitzungen in einer serviceorientierten Art und Weise ebenfalls über den IMS-Netzwerkbetreiber. SIP und SDP sind die wichtigsten verwendeten Protokolle für den Sitzungsaufbau der Streaminganwendungen, während die RTP und RTSP-Protokolle standardisierte Multimediaübertragungen und ferngesteuerte Streamingfunktionen in den Griff bekommen. Drittens wird ein umfassender QoS Rahmen eingeführt, um eine effiziente Steuerung der laufenden Multimedia-Sitzungen entsprechend dem 3GPP Mechanismus Policy and Charging Control (PCC) zu erlauben. Auf Messungen sowie ergänzenden mathematischen Modellen beruhende Leistungsbewertungen von File-Transfer Time (FTT) und Video Streaming Time (VST) werden für verschiedene Netzwerkbedingungen und Benutzerprofile durchgeführt.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-509846.html