Το αντικείμενο αυτής της διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της δομής υπηρεσιών πάνω στα 0ίκτυα Επόμενης Γενιάς (Next Generation Networks, NGN). Συγκεκριμένα, περιγράφεται η αρχιτεκτονική IMS (IP Multimedia Subsystem) πάνω στην οποία βασίζεται η δομή των 0ικτύων Επόμενης Γενιάς. Στα πλαίσια της παρούσας διπλωματικής εργασίας γίνεται αρχικά μια σύντομη αναφορά στο ιστορικό δημιουργίας του IMS, ενώ στην συνέχεια γίνεται μια εκτεταμένη περιγραφή του μοντέλου και του τρόπου λειτουργίας του IMS. Συγκεκριμένα, αναλύονται οι οντότητες και τα σημεία αναφοράς από τα οποία αποτελείται το IMS καθώς και τα πρωτόκολλα που χρησιμοποιεί. Στη συνέχεια γίνεται μία αναφορά στην ασφάλεια του IMS, όπου αναφέρονται πιθανοί κίνδυνοι και απειλές για το IMS καθώς και τρόποι αντιμετώπισής τους. Έπειτα, παρουσιάζονται και περιγράφονται αναλυτικά οι υπηρεσίες που μπορεί να προσφέρει το IMS στα πλαίσια των 0ικτύων Επόμενης Γενιάς. Τέλος, γίνεται παρουσίαση ενός παραδείγματος εφαρμογής της υπηρεσίας VoIP πάνω από την IMS αρχιτεκτονική. Για την υλοποίηση αυτού του παραδείγματος χρησιμοποιήθηκε το πρόγραμμα προσομοίωσης OPNET 10.0, ενώ συλλέχθηκαν αποτελέσματα σχετικά με τη συμπεριφορά του πρωτοκόλλου SIP και της υπηρεσίας VoIP σε IMS περιβάλλον. / The objective of this diploma thesis is the study of the service structure of Next Generation Networks (NGN). Especially, the IMS architecture (IP Multimedia Subsystem) is being described, which the NGN structure is based on. Initially, there is a quick reference to the history of the development of IMS, and continually an extensive description is being made about the model and the functional mode of IMS. Next, security aspects of IMS are being described, and continually there is a presentation about the services that IMS offers. Finally, an example is being presented regarding the application of VoIP service using the IMS architecture. For the configuration of this example, the simulation program OPNET 10.0 was used, while results were collected regarding the behavior of SIP protocol and VoIP service in the IMS environment.

Το αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της αρχιτεκτονικής των Δικτύων Νέας Γενιάς (Next Generation Networks-NGN) με εστίαση στους μηχανισμούς του Επιπέδου Μετάδοσης και τις Λειτουργίες Τελικού Χρήστη. Συγκεκριμένα, περιγράφεται η αρχιτεκτονική IMS (IP Multimedia Subsystem) με τις αντίστοιχες λειτουργικές συνιστώσες και διεπαφές, ενώ στη συνέχεια παρατίθενται τα βήματα μετάβασης προς δίκτυα και προσβάσεις νέας γενιάς επιλεγμένων μεγάλων τηλεπικοινωνιακών Οργανισμών. Ακολούθως, γίνεται μια συνοπτική αναφορά στις λειτουργίες του επιπέδου μετάδοσης, ελέγχου μεταφοράς και διαχείρισης δικτύου και στη συνέχεια περιγράφεται λεπτομερώς η λειτουργική αρχιτεκτονική των κύριων λειτουργικών οντοτήτων του επιπέδου μετάδοσης (λειτουργίες ελέγχου προσάρτησης δικτύου-NACF, λειτουργίες ελέγχου διαχείρισης φορητότητας-MMCF, λειτουργίες ελέγχου πόρων –RACF, λειτουργίες μετάδοσης κορμού) και τα μοντέλα πληροφόρησης (ένδειξη δέσμευσης, πληροφορία απόκρισης πόρων μετάδοσης κ.α.) των επιμέρους στοιχείων των προαναφερθέντων δομικών οντοτήτων. Σε κάθε δομικό μοντέλο πληροφόρησης υπάρχει αναλυτική παρουσίαση των σημείων αναφοράς και ροών πληροφορίας που εμπλέκονται στη διαχείριση και έλεγχο φορητότητας, προσάρτησης δικτύου, διεργασίας μετάδοσης κορμού και πρόσβασης, αντιστοίχως. Στη συνέχεια, αναλύονται οι λειτουργίες τελικού χρήστη με ειδικότερη αναφορά στις λειτουργίες πύλης δικτύου (CPN) με τα επιμέρους λειτουργικά στοιχεία της, και τα δίκτυα που θα αποτελέσουν τον κορμό πάνω στον οποίο θα στηριχθεί η υλοποίηση της πρόσβασης των δικτύων νέας γενιάς. Πιο συγκεκριμένα, περιγράφονται οι τεχνολογίες πρόσβασης DSL (ADSL, ADSL2 και VDSL2) με τους υποκείμενους περιορισμούς του ρυθμού μετάδοσης (διαφωνία, εξασθένηση), Ethernet (EPON, P2P πάνω από χαλκό και οπτική ίνα), και PON (διασύνδεση P2MP με οπτικό διαμεριστή οπτικής ισχύος, GPON). Τέλος, αναλύονται οι καλωδιακές υποδομές που απαιτούνται για την ανάπτυξη των προσβάσεων νέας γενιάς (εύρος, διάρθρωση, πυκνότητα οπτικών ινών). / The theme of this particular thesis is the study of the Next Generation Networks –NGN architecture focusing on the functionalities of the Transport Stratum and the End User Functions. Specifically, it is described the IMS architecture (IP Multimedia Subsystem) and the related functional components, and then, it is listed the transition steps towards the next generation networks and access of selected Telecommunications Providers. Following, it is briefly outlined the functionalities of transport level, transport control and network management, as well, and subsequently, the functional architecture of the main entities of transport level (network attachment control functions –NACF, Mobility Management and Control Functions- MMCF, Resource and Admission Control Functions- RACF, Transport processing entities) and the information models (event registration reply, resource selection information reply etc) of the aforementioned functional components are being described, in detail. Each structural component is analytically presented with its reference points and information flows that are involved in the management as well as the control of mobility, network admission, transport core and access processing, respectively. Additionally, the end user functions are described, giving weighted reference to the customer premises gateway functions (CGF) and their individual entities, and the networks that will compose the core upon which the implementation of next generation access will be established. That is, different access types are presented such as DSL network (ADSL, ADSL2, VDSL2) with its transfer rate restrictions (i.e. attenuation), Ethernet network (EPON, P2P over copper and optical fiber) and PON (P2MP interconnection using optical power splitter ,GPON). Finally, it is analyzed the cable infrastructure needed for the development of the new generation access (optical fiber rate, structure, density).

Οι οικονομικές και τεχνολογικές εξελίξεις των τελευταίων ετών, η απελευθέρωση της αγοράς, οι ισχυρές κατά απαίτηση πολυμεσικές υπηρεσίες καθώς και ο αυξημένος αριθμός χρηστών των κινητών δικτύων υποδεικνύουν την αναγκαιότητα της σύγκλισης των δύο δικτυακών τεχνολογιών (κινητή τηλεφωνία και internet) με στόχο την παροχή υπηρεσιών Internet στο περιβάλλον των κινητών επικοινωνιών. Η παραπάνω απαίτηση οδήγησε στην δημιουργία του δικτύου επόμενης γενιάς NGN. Η διπλωματική αυτή εργασία ασχολείται με την μελέτη της αρχιτεκτονικής του επιπέδου υπηρεσιών και την υποστήριξη Ποιότητας Υπηρεσίας (QoS) σε δίκτυα Νέας Γενιάς. Συγκεκριμένα δίνεται έμφαση στις λειτουργίες ελέγχου, σηματοδοσίας και λειτουργιών αρχιτεκτονικής του QoS σε επίπεδο υπηρεσιών. Αρχικά, ορίζουμε την έννοια “QoS” όσον αφορά την οπτική του δικτύου και το χρήστη. Περιγράφονται η αρχιτεκτονική του στρώματος υπηρεσιών του δικτύου καθώς και οι λειτουργίες ελέγχου πόρου και αποδοχής των κλήσεων, που αποτελούν σημαντικό μέρος της αρχιτεκτονικής του NGN. Στη συνέχεια παρουσιάζονται αρχιτεκτονικές που προορίζονται για την παροχή του QoS (IntServ, DiffServ), στη Συμφωνία Στάθμης Παρεχόμενης Υπηρεσίας (SLA), το πρωτόκολλο σηματοδοσίας COPS. Επίσης, δίνουμε έμφαση σε ορισμένες πτυχές (χρονοδρομολόγηση, διαχείριση ουρών) μίας QoS αρχιτεκτονικής, οι οποίες είναι ζωτικής σημασίας όσον αφορά την αποδοτική παροχή Ποιότητας Υπηρεσίας. Στη συνέχεια, με τη χρήση του εργαλείου προσομοίωσης OPNET, διεξάγουμε μια σειρά προσομοιώσεων σε ένα ATM και σε ένα NGN δίκτυο. Τέλος, παραθέτουμε και αναλύουμε τα αποτελέσματα των προαναφερθέντων πειραμάτων. / The concept of an NGN (Next Generation Network) has been introduced to take into consideration the new realities in the telecommunications industry, characterized by factors such as: competition among operators due to ongoing deregulation of markets, explosion of digital traffic, e.g.,increasing use of "the Internet", increasing demand for new multimedia services, increasing demand for a general mobility, convergence of networks and services, etc. This thesis has as subject the architecture of service stratum and presents an overview of standards functions defining the Quality of Service (QoS) in Next Generation Networks (NGNs). Several standards bodies define the QoS control architectures based on their scope of work. Specifically, emphasis is given to control functions, signalling and functional architecture of QoS in service stratum. Firstly, we define the meaning of QoS according to the view of the operator’s network and terminal users. The functional architecture of service stratum and especially the part of resource and admission control functions are described in the main body. Furthermore, architectures as IntServ and DiffServ, SLAs and COPS protocol are used as providers of the QoS. Scheduling and queuing management are necessary to optimize the QoS in NGN networks. In this project, we use OPNET simulator in two scenarios to determine construct and control ATM and NGN networks. Finally, collect the results of the experiments and analyze them.