IP-multimedia-alijärjestelmän suorituskyvyn mittaus ja arviointi

Abstract

Tämän diplomityön tarkoituksena oli tutkia IP-multimedia-alijärjestelmän (IMS) suorituskykyä. IMS on IETF:n, erityisesti SIP ja Diameter, protokolliin perustuva arkkitehtuurimalli, jota ollaan ottamassa käyttöön seuraavan sukupolven 4Gverkoissa.

Työn kirjallisessa osuudessa esitellään IMS-arkkitehtuurimalli, kuten sen on määritellyt pääasiassa 3GPP, sekä käytettävät käyttötapaukset, jotka TISPAN on määritellyt standardissaan IMS-suorituskykymittauksista. Työn empiirisessä osassa esitellään suorituskykymittausten tuloksia tutkimusympäristöön rakennetusta IMS-verkosta ja vertailukohtana käytetystä SIP-verkosta.

Suorituskykymittauksissa tehtiin alustavat mittaukset IMS-verkossa, joiden tulosten perusteella pystyttiin parametrisoimaan asiallisesti varsinaiset mittaukset. Varsinaiset mittaukset tehtiin samoilla parametreilla IMS ja SIP -verkoissa, kummassakin verkossa kahdessa eri mittaushaarassa - rekisteröitymisiin liittyvät mittaukset ja puheluihin ja viestinvälityksiin liittyvät mittaukset. Näissä mittauksissa mitattiin viiteen eri skenaarioon liittyvien merkinantojen viiveitä ja kestoja. Nämä skenaariotyypit olivat onnistunut rekisteröityminen, uudelleenrekisteröityminen, rekisteröitymisen lopettaminen, onnistunut puhelu ja onnistunut viestinvälitys. Mittausten lisäksi pohdittiin eri skenaarioiden teoreettisia maksimikapasiteetteja.

Saatujen mittaustulosten perusteella voidaan todeta, että tällä hetkellä puhdas SIP-verkko on IMS-verkkoa suorituskykyisempi, niin käytännön toteutuksessa kuin teoreettisesti lasketuissa maksimikapasiteettiarvioissakin.

The purpose of this master's thesis was to study the performance of the IP Multimedia Subsystem (IMS). IMS is an architectual model based on IETF's protocols, especially SIP and Diameter, that will be introduced with the next generation 4G networks.

The literature study of this thesis introduces the IMS architectual model as it has been defined mostly by 3GPP. The literature study introduces the use case parts of the standard of IMS/NGN Performance Benchmark defined by TISPAN. The empirical part of this thesis presents the results of the performance measurements of the IMS and the SIP networks in a research network.

Before the actual performance measurements preliminary measurements were performed to be able to properly parametrize the actual performance measurements. The actual performance measurements were performed with the same parameters in the IMS and the SIP networks, in two branches on both networks - registration related measurements and calls and messaging related measurements. In the measurements we measured delays and durations of the signalling in five different type of scenarios. These scenario types were registration, re-registration, de-registration, successful call and successful messaging. We also considered the theoretical maximum performance limits for the scenarios.

Based on the given measurement results we can show that the pure SIP network is more efficient than the IMS network in practice and also in the theoretical calculated maximum performance limits.