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title: 行動電信網路 期末考 110.01.12
tags: [行動電信網路]

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###### tags: `行動電信網路`

# 行動電信網路 期末考 110.01.12

[TOC]

## HW8
### 1.	Given the following IMS network architecture, please describe the three different roles of CSCF.
![](https://i.imgur.com/SAiWCfw.png)

*   P-CSCF 代理
    *   用戶終端的 SIP signaling 要進入 IMS 的第一個接觸點。
    *	以漫遊為例：
        *   P-CSCF 屬於 visited network。
	    *   負責把用戶產生的 SIP 請求轉給對應的 I-CSCF 或 S-CSCF。
    *	兩種主要功能：
	    *   控制在 visited network 分配到的 bearer。
	    *   產生收費的紀錄。
	        *   讓 home network可以向 visited network收費。
    *	壓縮 SIP header。
	    *   最小化在 visited network 上傳輸的 SIP signaling 頻寬。
*	I-CSCF 詢問
    *	使用者要連進 I-CSCF 所在的網路要經過 I-CSCF。
    *	主要任務：
	    *   為註冊 SIP 的用戶找對應的 S-SCSF。
	    *   轉發對應的註冊請求。
    *	扮演 THIG (Topology Hiding Inter‐network Gateway) 的角色，如果營運商需要：
	    *   特定的安全性需求。
	    *   對外隱藏網路的配置和拓撲。
*	S-CSCF 服務
	*   用戶實際註冊、實際提供 Application Servers access 的 SIP server。
    *	在 SIP 架構 (術語) 中，S-CSCF 扮演三種角色：
	    *   Registrar：SIP 用戶註冊的地方。
    	*   Proxy Server：轉送 SIP 服務請求給其他伺服器。
	    *   User Agent：實際處理 SIP request。
	*   為UE提供會話控制服務
	    *   維護營運商提供服務所需要的 session state。
	    *   負責產生 CDR (Charging Data Record)。
	        *    為了對用戶收費。
 
### 2.	Please describe the functions of MGCF (Media Gateway Control Function) and MGW (Media Gateway) in IMS.
*	MGCF
	*   Call control protocol conversion
	    *   用來建立 session 的 SIP signaling，由 S-CSCF 透過 Mg inetrface 傳給 MGCF。
	    *   SIP signaling 會被 MGCF 轉成 ISUP (ISDN User  Part) signaling，再傳入 PSTN 網路，反之亦然。
	*   控制 MGW
	*   識別 I-CSCF
	    *   當 PSTN 傳來通話請求時，MGCF 要負責找到對應的 I-CSCF。
	        *   透過分析 PSTN 提供的 called party routing number 尋找。
*	MGW
	*   由 MGCF 控制，透過 Mn interface。
	    *   Mn interface 採用H248協定。
	*   media conversion。
	*   bearer 控制。
	*   payload 處理。

### 3.	Please describe the following registration procedure in IMS.
![](https://i.imgur.com/qo1r5a2.png)

*	UE 傳送 SIP REGISTER 訊息給 P‐CSCF。
	*   Request 包含 UE 的 home domain name。
	*   在 SIP 中，client 向 server (在 UMTS 網絡中)發出 REGISTER，其中包含 client address。
*	P‐CSCF proxies REGISTER 訊息給在 home network 的 I‐CSCF。
	*   P‐CSCF 透過 DNS 找到 I‐CSCF address。
	*   可能有多個 I‐CSCF 在營運商的網路中。
*	I‐CSCF 決定 HSS address 
	*   根據 P-CSCF 提供的訂閱者 id 和 home domain name。
	*   如果 home network 有多個 HSS，I‐CSCF 要向 SLF (Subscription Location Function) 詢問 HSS address。
*	I‐CSCF向HSS傳送Cx‐Query message。
	*   HSS 會去確認訂閱者是否已註冊。
	*   然後向 I‐CSCF 傳送 Cx‐Query Resp message。
	*   這邊使用者就驗證完成了。
*	I‐CSCF 向 HSS 傳送 Cx‐Select‐Pull message 以取得 S‐CSCF capability information。
*	HSS 的位址服務透過 Cx‐Select‐Pull‐Resp message 回傳 S‐CSCF capabilities。
	*   根據 I‐CSCF 提供的 service network indication 和訂閱者 ID。
	*   I‐CSCF 根據 HSS 提供的資訊選擇一個合適的 S‐CSCF 名稱。
	    *   S-CSCF 必須要在 home network 裡面。
*   I‐CSCF 向 SCSCF 傳送 REGISTER，其中包含 HSS 名稱。
*   S‐CSCF 透過 Cx‐Put 傳送自己的名字和訂閱者 ID 給 HSS。
    *   用來讓 HSS 將 mobile terminated call routing 到 S-CSCF。
    *   HSS 回復 Cx‐Put Resp (ACK)。
*   S‐CSCF 透過交換 Cx‐Pull 和 Cx‐Pull‐Resp 向 HSS 要求訂閱者資料。
    *   訂閱者資料會被存在 S‐CSCF 中。
*   S‐CSCF 決定 home contact name 要用 S‐CSCF name 還是 I‐CSCF name。
	*   如果 contact name 是 S‐CSCF。
	    *   P‐CSCF 可以直接 access S-CSCF。
	    *   home network 的內部配置會被外界知道。
	*   如果 contact name 是 I‐CSCF。
	    *   P‐CSCF 只能通過 I‐CSCF 聯繫 S‐CSCF。
	    *   home network 的配置是被隱藏起來的。
*	S‐CSCF 透過 SIP OK response message (status code 200) 傳送它自己的address 和 home contact name 給 I‐CSCF。
*	I‐CSCF跟著SIP OK message傳送home contact name給P‐CSCF
*	P‐CSCF儲存home contact name並且forward SIP OK message給UE 
	告訴UE註冊成功
    
### 4.	Please describe the following Mobile Call Origination procedure in IMS.
![](https://i.imgur.com/akpVphC.png)

1.	UE 向 P‐CSCF 傳送 SIP INVITE request。
	*	P‐CSCF 和 UE 必須要在同一個網路。
	*	INVITE message 是用來初始化 SIP media session，帶著一個初始的 Session Description Protocol (SDP).
		*	SDP 會提供繪畫資訊 (像是：RTP payload 類型、位址和 ports) 給潛在的參與者。 
2.	P‐CSCF 分析 UE 的 home network 位址並且 forwards INVITE message 給 I‐CSCF。
3.	I-CSCF 透過 Cx-Location-Query 和 Resp 的訊息交換來向 HSS 要求位置服務，以獲得 S-CSCF signaling 的傳輸參數。
4.	I-CSCF 通過 Mw interface 將 INVITE message relay 到 S-CSCF。
	*	S‐CSCF 將充當呼叫控制邏輯的主機。
		*	S‐CSCF 會去驗證訂閱者的 service profile，並聯繫服務平台以執行初始服務控制。
5.	S-CSCF 轉換目標地址並決定如何將呼叫打到 PSTN。
	*	S-CSCF 接著會 forward INVITE message 到 home network 裡面的 BGCF。
	*	如果 MGW 在 home network，BGCF 會寄 INVITE message 給 home network 中 MGCF。
	*	如果 MGW 在 visited network，有兩種可能：
		*	BGCF forward INVITE message 到 visited BGCF。
		*	BGCF 直接 forward INVITE message 到在 visited network 中的 MGCF。
6.	用 H.248 協議：
	*	MGCF 會決定 MGW 的功能並且為 call connection 分配MGW端口。
7.	MGCF 回傳 183 SESSION IN PROGRESS message 給 P‐CSCF.
	*	Message 包含附有 called party 媒體串流功能的 SDP。
	*	P-CSCF 會授權會話資源並通過 INVITE message 建立的 signaling 路徑將183 SESSION IN PROGRESS Message forward 給 UE。
8.	UE 會決定媒體串流的集合，並通過 PRACK message 將最終的 SDP 發送給 MGCF。
9.	MGCF 發佈 H.248 命令， 該命令會要求 MGW 為媒體串流保留所需的資源。
10.	在第8步之後，UE 會保留給會話的資源透過 PDP context activation procedure。
	*	UE 會回傳 Resource Reservation Successful message 給 MGCF。
11.	MGCF 會送 IP IAM 給 T‐SGW。
	*	T‐SGW 把 IP IAM message 轉換成 SS7 IAM message 並將 message forward 到 PSTN。
	*	IAM 會要求 PSTN 建立 PSTN call path 到 called party。
12.	
	*	PSTN 會：
		*	建立 call path、
		*	警告 called party 和
		*	回傳 SS7 ACM 給 T-SGW。
	*	這個 message 會被轉換成 IP ACM message 並且被 forword 到 MGCF。
	*	MGCF 會傳送 ring‐back message (status code 180) 給 UE。
	*	ACM 代表到目的地的路徑已經被建立。
13.	當 called party 回應，PSTN 會傳送 SS7 ANM (Answer Message) 到 T‐SGW。
	*	SGW 會將 message 轉換成 IP ANM message 並且 forword 到 MGCF。
14.	MGCF 指示 MGW 使用 H.248 協議進行雙向連接。
15.	在第13步之後，MGCF 會傳送 SIP OK response 給 S‐CSCF。
	*	S‐CSCF 為 call 執行服務控制。
	*	MGCF 會透過 P‐CSCF forward SIP OK 給 UE。
	*	UE 開始這格會話的 media flow。
16.	UE forward 最終的 SIP ACK message 給 MGCF
	*	SIP 協定的運作下，如果 client 發布的 INVITE 得到了最終回復，client 會回復 ACK.

## HW9

### 1.	Please briefly describe 5G use case categories.
![](https://i.imgur.com/tFDK804.png)

*	Enhanced mobile broadband (eMBB)
    *	更大的傳輸量。
*	Massive machine type communication (mMTC)
    *	更多的設備。
*	Ultra reliable and low-latency communication (uRLLC)
    *	緊急的或延遲敏感的應用程式。

### 2.	Please describe the concept of network slicing in terms of the three layers: (1) service instance layer, (2) network slice instance layer, and (3) resource layer.
1.  service instance layer
	*   代表 end‐use r或業務服務。
        *	由營運商或第三方服務提供者提供。
        *   Network slice instance layer 支援。
2.	network slice instance layer 
	*   由 resource layer 支援。
	*   作為 network infrastructure 可能更全面。
	*	作為 network function 可能更複雜。
3.	resource layer 
	*	可能由實際資源所組成，如運算資源、網路資源和記憶體資源等等。
 
### 3.	Please explain the idea of virtualization in network slicing.
*	它實現了 slice 之間的資源共享。
*	虛擬化是把資源抽象化，目的是簡化資源的管理與使用。

### 4.	Please explain the three different kinds of actors in a framework of network slicing: Infrastructure provider, Tenant, and End user. 
*	Infrastructure provider 提供者
	*	擁有並管理實體網絡和組成資源。
*	Tenant 租戶
	*	以虛擬網絡的形式從一個或多個 Infrastructure provider 租用虛擬資源。
	*	可以在其中實現、管理、並為 end user 提供網絡服務。
*	End user 使用者
	*	使用 Tenant 提供的服務，但不會將它提供給其他的 business actors。

5.	Please explain the idea of orchestration in network slicing.
*	協調看似完全不同的網絡流程，以創建、管理和分配服務.
 
## HW10
### 1.	Please describe the functionalities of the three planes in computer networks: the data plane, the control plane, and the management plane.
*	Data plane
	*	對應於 networking device。
	*	負責 forward data。
*	Control plane 
	*	代表用於產生 data plane 元件的 forwarding tables 的 protocol。
*	Management plane
	*	包含軟體服務。
		*	如 SNMP ( simple network management protocol) 的基礎工具。
			*	用於遠端監控和設置控制功能。

### 2.	Please explain the general idea of SDN in terms of the following figure.
![](https://i.imgur.com/RT7nmcK.png)

*	透過 switch 和 SDN controller 之間的 programming interface 來實現control plane 和 data plane 的分離。
*	Controller 通過 API 對 data plane 元件中的狀態直接進行控制。

### 3.	Please describe the differences between traditional networking and SDN in terms of the following figure.
![](https://i.imgur.com/DXkycU5.png)
 
*	在傳統網路中，control plane 和 data plane 黏在一起，所以很難去新增功能。
*	SDN 將 control plane 從 network devices 上分離出來變成一個額外的實體：NOS 或 SDN controller。

### 4.	Please explain the southbound Interface (SI) and northbound Interface (NI) in SDN.
*	Southbound Interface 
	*	Forwarding devices 的指令集是由 southbound API 所定義的。
		*	Southbound API 是 southbound interface 的一部份。
	*	SI 也定義了 forwarding devices 和 control plane elements 之間的通訊協議。
*	Northbound Interface 
	*	NOS 可以提供一個 API 給應用程式開發者。
	*	通常，一個 northbound interface 會虛擬化 southbound interfaces 用的低階指令集以方便設計 forwarding devices 程式。
		*	這種 API 最著名的例子是 OpenFlow。

### 5.	Please describe the operation of an OpenFlow-enabled SDN device in terms of the following figure.
![](https://i.imgur.com/uZ0zEvI.png)

*	在 OpenFlow device 中，flow table 中的路徑定義了應如何處理數據包。
	*	當一個新的封包抵達時，lookup process 從第一個 table 開始找。
	*	如果一個 table 符合或都不符合就結束。
*	通過組合不同的 matching field 可以定義 flow 的規則。
	*	如果沒有 default 規則就會把封包丟掉。
	*	然而，通常預設會將封包從 switch 傳給 controller。
	*	規則的優先級遵循 table 的 natural sequence number 和 flow table 中 row 的順序。
 
## HW11
### 1.	Please describe the three components: NFVI, MANO, and the VNF layer in the ETSI NFV reference architecture using the following figure.
![](https://i.imgur.com/kKCXDWn.png)

*	NFVI
	*	對應於 data plane。
	*	data plane forward 數據並提供運行網絡服務的資源。
*	MANO
	*	對應於 control plane。
	*	control plane 負責在各個 VNF 之間建立連接並協調 NFVI 中的資源。
*	VNF layer
	*	對應於 application plane。
	*	其中包含各種可以視為 applications 的 VNF。

### 2.	Please explain the responsibilities of each of the three parts of the NFV management and orchestration layer: (1) Virtualized Infrastructure Manager (VIM), (2) NFV Orchestrator (NFVO), and (3) VNF Manager (VNFM).

1.	VIM 管理並控制 NFVI 資源，像是網路資源、運算資源和硬碟資源。
	*	透過抹些 NFVI 的外部介面。
2.	NFVO 主要負責 orchestrate NFVI 的資源和管理 VNF 的 life cycle。
	*	為了提供一個網路服務，許多 VNF 會被 orchestrate 並串聯起來根據 NFVO 的決定。
		*	不光是部屬、安裝和配置 VNF，也包括計算串聯 VNF 的最好路徑。
3.	VNFM 負責管理 VNF instances。
	*	一個 VNFM 可能被分配到多個 VNF instances。
		*	VNF 的安裝、更新、搜尋、拓展和結束。
 
## HW12
### 1.	Please describe the purposes of client and server contexts in the ONF SDN architecture. 
![](https://i.imgur.com/KRcqcSw.png)

*	client context
	*	Controller 用於支援 client 並與它溝通的所有資訊。
	*	Client context 包括一組 Resource Group 和一個 Client support function。
*	server context
	*	Controller 用於與一組 Resource Group 中的 underlying resource 互動的所有資訊。
		*	經由它的其中一個 southbound interface。

### 2.	Please describe the roles of the infrastructure SDN controller (IC) and the tenant SDN controller (TC) in the ETSI-proposed SDN usage in NFV architectural framework.
![](https://i.imgur.com/32uXclW.png)

*	Infrastructure SDN controller (IC)
	*	設置和管理 underlying networking resources 來提供所需的 connectivity 以與 VNF 溝通。
	*	由 VIM 管理，這種 controller 可能會根據 tenant 要求更改的 VIM 規範來改變 infrastructure 行為。
*	Tenant SDN controller (TC) 
	*	在 tenant domain 中實體化為 VNF 之一或作為 NMS 的一部分。
	*	Tenant SDN controller 動態管理用於實現 tenant 網絡服務的相關 VNF。
	*	These VNFs are the underlying forwarding plane resources of the TC.

### 3.	Please describe the roles of the infrastructure SDN controller (IC) and the tenant SDN controller (TC) in the following SDN-enabled NFV deployment example.
![](https://i.imgur.com/fa8LwbK.png)

*	infrastructure SDN controller (IC)
	*	建立並管理 underlying 網路資源。
		*	提供與 VNF 溝通所需的 connectivity。
	*	由 VIM 管理。
	*	這類 controller 可能會改變 infrastructure 行為。
		*	根據 VIM 的規範。
			*	根據tenant要求更改。
*	tenant SDN controller (TC)
	*	以 VNF 之一或 NMS 的一部份在 tenant domain 實體化。
		*	TC 會動態管理相關的 VNF 。
			*	用來了解 tenant 的網路服務。
			*	這些 VNF 是 TC 的 underlying forwarding plane 資源。
		*	TC 執行的操作和管理任務會被在 TC 上面跑的應用程式觸發。
			*	例如 OSS。

## HW13
### 1.	Consider an example involving three actual Network Functions—PCF, AMF and NRF. Please explain the three procedures: Service Registration, Service Discovery, and Service Request of the 3GPP service-based architecture (SBA) using the following figure.
![](https://i.imgur.com/u9Zar12.png)

*	Service Registration 
	*	PCF 使用 HTTP PUT message 向 NRF 註冊。
		*	HTTP PUT message 包含關於 PCF 的資訊向是可用服務、網路位址和 ID。
	*	NRF 驗證。
		*	如果 request 是有效的，儲存跟 PCF 註冊有關的資料，並回傳 response 給 PCF。
	*	現在其他的 Network Functions 可以通過 query 使用 PCF 的服務。
*	Service Discovery 
	*	AMF 送一個 HTTP GET message query 給 NRF，其中包含。
		*	它要求什麼樣的網絡功能。
		*	該 NF 應支持哪些服務。
	*	NRF 過濾掉所有已註冊並正在提供請求的服務的 NF，然後回復 AMF。
*	Service Request 
	*	AMF 可以選擇滿足服務要求的 PCF，然後通過 Service Request 與選定的 PCF 聯繫。
		*	使用 HTTP POST message。
	*	收到此服務請求後，PCF 將決定 AMF 請求的適用的策略並通過 HTTP 回復來回復 AMF。

### 2.	Please explain what network functions in 5GC map to MME, S/PGW, HSS, PCRF in EPC, respectively.
![](https://i.imgur.com/Mp07b4u.png)

### 3.	Please explain the functionalities of AMF, SMF, and UPF in 5GC.
*	Access and Mobility Management Function (AMF) 
	*	AMF 參與了 5G 網絡中的大多數 signaling 呼叫流程。
	*	支援：
		*	與設備的加密 signaling 連接，允許這些設備註冊，認證並在網絡中的不同無線電小區之間移動。
		*	找到並喚醒 idle 裝置。
*	Session Management Function (SMF)
	*	SMF 管理 end user 的 session。
		*	建立、修改和釋放 session。
		*	session 的 IP 位址分配。
	*	不會直接和 end user 裝置溝通。
		*	透過 AMF forwards session‐related message 溝通。
	*	可以通過 N4 network interface 選擇並控制網絡中不同的 UPF Network Function。
		*	它收集自己的收費資料，並控制 UPF 中的收費功能。
		*	SMF 支持離線和在線收費功能。
		*	SMF 與 PCF 網絡功能互動，以控制用戶 session。
	*	SMF 對於網絡中所有與計費相關的功能也起著關鍵作用。
*	User Plane Function (UPF)
	*	處理和 forward user data。
		*	由 SMF 控制 UPF。
	*	連到外部 IP network，扮演一個穩定的 IP anchor 並隱藏 mobility。
		*	即使該設備在網絡中四處移動，也可以為該設備提供服務。
	*	UPF 對 forwarding data 執行各種類型的處理。
		*	UPF 會向 SMF 生成流量報告，SMF 會將報告包進在對其他 NF 的收費報告中。
		*	UPF 也可以檢查封包、分析 user data packets 的內容。
	*	當一個裝置是 idle 並且不能馬上找到。
		*	傳給它的 traffic 會被 UPF 保存起來。
			*	UPF 會觸發 page 強制裝置連線並接收資料。
	*	UPF 可以對外部網路或 RAN 要求 QoS。
		*	在網絡擁塞的情況下，傳輸網絡可以優先處理某些封包。

