UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRIDESCUELA UNIVERSITARIA DE INFORMATICA

IMPLEMENTACIÓN DE SERVICIOS BÁSICOS IMS, DENTRO DE UN PROYECTO DE SALUD Y BIENESTAR.

Miguel Rolo Couture

TRABAJO DE FIN DE CARRERA

Índice• Introducción, Objetivos• Amivital• Visión de IMS• Arquitectura IMS • Protocolos IMS• Prototipo• Pasarela fija • Centro de coordinación • Escenario general • Metodologías WebService• Contribución

– Gestor de contenido– Calendario– Videoconferencia

• Despliegue• Conclusión

Introducción

• Este trabajo de fin de carrera se desarrolló durante la beca en Ericsson, en el departamento de Innovación e investigación.

• Es una contribución al proyecto CENIT, para realizar un prototipo de los avances teóricos, centrándose en la arquitectura de red y los servicios que ofrece la solución tecnológica IMS.

Objetivos• Crear diferentes servicios tecnológicos que se alojan en la

red IP multimedia Systems (IMS) y respondan a las necesidades generadas por el prototipo

• Los servicios tecnológicos son habilitadores, característicos por tener poca lógica de negocio y tener una funcionalidad definida. Esto les hace ser fuertemente reutilizables.

• Los habilitadores diseñados, implementados e integrados son:– Gestor de contenido– Calendario virtual– Videoconferencia

Amivital• El objetivo es desarrollar tecnologías y

herramientas que permitan implementar una nueva generación de aplicaciones y servicios de Inteligencia Ambiental (AmI) .

– Soporte a la vida independiente y la movilidad de las personas mayores, retrasar su declive y mejora del bienestar

– Monitorización y control de personas con dolencias crónicas

– Ayuda a las personas con discapacidad

Amivital

Arquitectura tecnológica completa

Visión de IMSDispositivo

1Dispositivo

2Dispositivo

3

SERVICIO1

SERVICIO2

SERVICIO3

WLA

N

GS

M

AD

SL

...

IMS-CORE

TransfersCall

PresenceVideocall

Multiconference

IP Telephone

ENABLERS

• Base para las futuras redes de próxima generación. (NGN)

• Convergencia a tres niveles– Dispositivos– Red– Servicios

• Habilitadores provistos por el núcleo IMS– Presencia– VoIP– Mensajería– Autentificación

• Uso de estándares

Arquitectura IMS

Arquitectura IMSCapa de acceso de red

Arquitectura IMS

• P-CSCF actúa como Sip Proxy y es el primer punto de contacto con el dominio IMS.

La comunicación entre ambos elementos esta protegido por el conjunto de protocolos IPsec. Además P-CSCF es responsable de analizar que los mensajes SIP son correctos, y en caso de haber sobrecarga en la red podría comprimirlos para conservar ancho de banda.

• S-CSCF es asignado a cada subscritor con el fin de controlar entre otros el estado

de la sesión y el enrutado. Al igual que interactúa con el HSS para registrar y autentificar al usuario.

• I-CSCF (Interrogating Call Session Control Function): es el primer punto de contacto

para otros dominios IMS. Consulta el HSS para encontrar el S-CSCF donde el usuario está registrado o asignarle uno si no lo está.

• MRFC (Media Resource Function Controller) es un nodo de señalización que actúa

como un SIP User Agent hacia el S-CSCF y controla el Media Resource Function Processor (MRFP)

Capa control

Arquitectura IMS

• HSS (Home Subscriber Server): es la base de datos principal del sistema que contiene la información de los usuarios/suscriptores que permiten a los demás elementos de red el manejo de las sesiones. Se accede a la base de datos utilizando principalmente el protocolo Diameter. Sus principales funciones son:

• Identificación• Autorización del acceso• Autenticación• Gestión de la movilidad (qué CSCF está controlando al

usuario)• Soporte al establecimiento de la sesión• Soporte a la provisión del servicio

• AS (Aplication server) aloja los diferentes servicios que contiene la red IMS aparte de los servicios core. Los enablers o servicios se exponen a través de una interfaz webservices, accediendo a ellos con el protocolo SOAP

Capa de aplicaciones

Protocolos en IMSSIP: Protocolo de Inicio de Sesiones es un protocolo

para la iniciación, modificación y finalización de sesiones interactivas de usuario donde intervienen elementos multimedia como el video o voz.

SDP: Protocolo para describir los parámetros de inicialización de los flujos multimedia.

RTP: Es un protocolo utilizado para la transmisión de información en tiempo real, como por ejemplo audio y vídeo en una video-conferencia.

Ejemplos:

– SIP Register: Registra el usuario dentro del dominio IMS

– SIP subscribe: indica que un usuario desea recibir información sobre el estado de una sesión de usuario.

– SIP notify : Se manda un mensaje de cambio de estado del servidor Registrar a los usuarios registrados.

– SIP invite: Sirve para iniciar las sesiones, dentro del cuerpo del mensaje usa SDP para ofrecer mas detalles sobre el tipo de sesión que se desea establecer.

Prototipo

IMS

· Videollamada· Calendario· Gestor de contenido

IMS

Móvil

Fija

•Es una prueba funcional de los servicios de tele-asistencia a pacientes Crónicos Cardiacos.

• Los pacientes se encuentran en sus hogares donde se les instalará una pasarela fija que ofrecerá los distintos servicios.

• Los agentes sanitarios estarán ubicados en el centro de coordinación para gestionar las monitorizaciones y video llamadas de los pacientes y médicos

La pasarela fija• La pasarela no puede superar los 200 euros para adaptarse

al mercado.

• Está equipada con un micro nano de 1Ghz y 1Gb de memoria RAM, y usa Ubuntu 9.0

• Usara los siguientes dispositivos:– Un mando WII.– Una videocámara.– Un televisor.– Sensor para la monitorización “Alive”

Centro de coordinación• La función del centro de coordinación es gestionar los

recursos gracias al sistema de gestión de proceso de negocio Business Process Management System (BMPS).

• Se uso los estándares BPMN-BPEL para crear el software.– BPMN (Business Process Modeling Notation) es una notación

grafica para modelar flujos de proceso de negocio, creando el workflow

– BPEL (Business Process Execution Language) es un lenguaje de ejecución centrado en los procesos de negocio basado en XML

• Ciclo de desarrollo del paradigma BMP:– Desarrollar las interfaces requeridas – Diseñar el modelo BPMN.– Generar el código BPEL – Desplegar el código BPEL

Escenario general

- Analiza situación y gravedad real del paciente.

Se comprueba los parámetros

1. Salta un evento

1. Pulsa el botón de alarma

- Se realiza una consulta.

Se inserta el evento en los calendarios

Estudio de metodologías Webservices

• Un Web Services es una aplicación que usa un conjunto de estándares y protocolos que permite ser ejecutada de manera remota gracias al paso de mensajes.

• SOAP (Protocolo Simple de Acceso a Objetos)Es un protocolo basado en XML que permite la interacción entre varios procesos, y se apoya sobre el protocolo HTTP.

Ventajas•No esta asociado con ningún lenguaje•Permite la interoperabilidad entre múltiples entornos

Inconvenientes•Dificultades al tratar con datos complejos.

Estudio de metodologías Webservices

Esqueleto

Esqueleto + código

Esqueleto + código + API = Aplication

PUBLICA

Service.WSDL

Service.XSD

Datatypes.XSD

Carga en el servidor (.WAR)

Metodología

Bottom-Top

Top-Down

USA

USA

Incluir las clases necesarias y anotaciones.

Implementar el codigo.

Se genera el esqueleto

Glassfish

Servicio gestor de contenido

Requisitos

• El gestor de contenido debe ser accesible desde una interfaz Web Services. Se sitúa así al nivel de servidor de aplicación (Aplication Server) de la red IMS.

• El habilitador debe ofrecer un mapeo entre el identificador de contenido y la URL que indica la ubicación del archivo multimedia, función principal de un gestor de contenido.

• Las URIs suministradas al habilitador deben seguir las reglas REST.

• Debe suministrar la siguiente información del video: nombre, modo de visionado y dirección URL

Servicio gestor de contenido

PF

GWT

Internet

Content managerB D

INTERFACE

WEB SERVICE

Internet

Repositorio

Arquitectura del servicio

•El primer paso es solicitar al enabler los datos del video, es decir que se solicita la ubicación del video y como se consume. El segundo paso seria realizar la petición al repositorio.

•El centro de coordinación se encarga de mantener y subir los videos al repositorio. Dicha tarea se hará por parte de los administradores usando los scripts SQL correspondientes.

Servicio gestor de contenido

•El repositorio es un servidor http montado sobre una maquina Linux con la distribución Fedora •La base de datos utilizada es MySQL y esta ubicada en el nodo Aplication Server.

Servicio calendario virtual

Centro de Coordinación

Plataforma Fija

Programa evento de calendario

Recuerda al usuario el evento

Servidor CalDAV

Popup con características del

evento

Notificación

Recordatorio

• Calendario servidor:

- Se insertan eventos médicos con alarmas

- Notificación (Disparador de workflows)

• Calendario cliente:

- Se consultan los eventos- Saltan recordatorios

• Sincronismo de los calendarios.

• Capacidad offline

• Uso de Open Source y estándares

Servicio calendario virtual

• Utiliza el protocolo Caldav

• Ical de tipo Xml define el modelo de un objeto calendario

• Bedework esta basado en java y es open source

• Interfaces:– putEvent(String user,

CalendarEvent event)– removeEvent (String user,

CalendarEvent event) (NI)– getEventsInRange(String

user, Date startDate, Date endDate) (NI)

Bedework

B D

calDav

INTERFACE

WEB SERVICE

PF

CCTGWT

Internet

Servidor de calendarios

Servicio calendario virtualCalendario cliente

Bundle calendario virtual

Tarea de sincronización remota

* Descarga calendario remoto

Tarea de notificación de eventos

* Filtrado de eventos en rango* Notificación eventos en EventAdmin

Calendario local(iCalendar)

Servicio consulta calendario

* Consulta de eventos entre fechas

Servicio de videoconferencia• El servicio permite la comunicación entre dos o

más personas usando la videoconferencia utilizando un micrófono y una webcam.

• Requisitos:

– Cliente SIP que permita realizar llamadas automáticas a determinados contactos, así como soportar un escenario de transferencia de llamadas entre 3 usuarios

– Tecnología Web que permita activar el cliente SIP desde un portal Web

Servicio de videoconferencia

• El cliente SIP es el SIP Communicator, y utilizamos dos versiones.

• Cliente para el paciente:– Al iniciarse la aplicación, se registra automáticamente.

(Archivos de configuración XML)– Inicia automáticamente la llamada (Modificación de la lógica)

• Cliente para el medico:– Registro automático del medico.– Lógica que soporte el escenario de trasferencia de la

llamada.

• Los clientes SIP son encapsulados en Java Web Start.

Servicio de videoconferencia

CCTPasarela Fija

WWW-GWT WWW

Pub

lica

Pub

lica

HTTP-Server

SipComunicator Paciente

JNLP JNLP

SipComunicator MedicoVideoConference

INTERFACE

WEB SERVICE

IMS

SIP SIP

SIP - SOAP

SOAP

Servicio de videoconferenciaRegistro y llamada

Servicio de videoconferenciaTransferencia

Servicio de videoconferenciaTransferencia

Pruebas• Los servicios se probaron con:

– Cliente java webservice construido con Axis1 y la metodología top-down

– soapUI: Genera las peticiones automáticamente gracias al wsdl.

• Se probó en el entorno real del prototipo los diferentes clientes SIP.

• La transferencia se monitorizo gracias al wireshark.

PruebasSoapUI: Transferencia

Petición Respuesta

PruebasTrazas Wireshark: Transferencia

Conclusiones• Gestor de contenido: un servicio básico pero con

potencial• Calendario Virtual: Dificultades con las librerías

del protocolo CALDAV• Videoconferencia: Poco estable, y ofrece gran

calidad en el video llamada.• IMS: Un producto para las telecomunicaciones