1. Trang chủ
  2. » Giáo án - Bài giảng

BÁO HIỆU ĐIỀU KHIỂN KẾT NỐI: kiến trúc hệ thống IMS 3GPP

21 24 0

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Định dạng
Số trang 21
Dung lượng 875,56 KB

Nội dung

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG KHOA VIỄN THÔNG I CHUYÊN ĐỀ ĐỀ TÀI: KIẾN TRÚC HỆ THỐNG IMS 3GPP NHĨM MƠN HỌC: NHĨM 05 GIẢNG VIÊN: Ths.NGUYỄN THANH TRÀ Sinh viên: Nguyễn Đức Anh – B18DCVT016 Lưu Danh Hùng - B18DCVT184 Phan Thế Hiệp - B18DCVT144 Nguyễn Trung Hải - B18DCVT128 Hà Nội, 10/2021 LỜI NÓI ĐẦU Chính phát triển với tốc độ chóng mặt dịch vụ đa phương tiện với yêu cầu băng thông chất lượng dịch vụ cao mở kỷ nguyên lĩnh vực công nghệ viễn thơng Cùng với đó, phát triển nhanh chóng mạng di động cố định, mạng truyền dẫn qua vệ tinh làm nảy sinh ý tưởng khả hội tụ mạng Kiến trúc hệ thống IMS 3GPP sản sinh Bố cục tiểu luận gồm chương: Chương 1: Cơ sở lý thuyết Chương 2: Ứng dụng Với cố gắng nỗ lực thành viên, nhóm em hồn thành xong tiểu luận Do có hạn chế nguồn tài liệu tham khảo mức độ hiểu biết thân nên khơng thể tránh khỏi thiếu sót q trình nghiên cứu Chính vậy, nhóm em mong nhận lời góp ý bảo thêm cô giáo bạn sinh viên khác để nhóm em có thêm kiến thức phục vụ cho học tập công việc sau Nhóm em xin chân thành cảm ơn Hà Nội, ngày 20 tháng 10 năm 2021 MỤC LỤC Chương I Cơ sở lý thuyết 1.1: IMS gì? 1.2:Ưu nhược điểm IMS 1.3: Kiến trúc IMS 3GPP 1.4: So sánh kiến trúc IMS 3GPP IMS NGN Chương II Ứng dụng 10 2.1 Cơ chế hiệu NAT Traversal cho IMS Ứng dụng 3GPP Networks 10 2.1.1 Giới thiệu: 10 2.1.2 Cơ chế điều xuất: 11 2.1.3: Kết luận: 13 2.2 Kiến trúc hội tụ Interneet vạn vật mạng 3GPP LTE-A dựa IMS 13 2.2.1: Giới thiệu: 13 2.2.2: Nền tảng MTC Mạng 3GPP LTE-A 15 2.2.3: Kiến trúc hội tụ 15 2.3.Về hiệu suất chế kích hoạt dịch vụ 3GPP mạng IMS 17 KẾT LUẬN 20 TÀI LIỆU THAM KHẢO 21 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình Kiến trúc IMS 3GPP Hình NAT 11 Hình The NAT traversal message flow 12 Hình Kiến trúc tham chiếu IMS mạng hội tụ (Kết nối hỗn hợp) 16 Hình Kiến trúc tham chiếu IMS mạng hội tụ (liên kết độc lập) 16 Hình Tác động l tới thiết lập phiên 17 Hình Số lượng AS phiên so với độ trễ thiết lập phiên ATA 18 Hình Tốc độ đến so với độ trễ thiết lập phiên S-CSCF ATA 19 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT IMS IP IETF IP Multimedia Subsystem Internet Protocol Internet Engineering Task Force ITU-T MG MGC Telecommunication Union Media Gateway Media Gateway Controller NGN Next Generation Network Phân hệ đa phương tiện Giao thức Internet Tổ chức đặc nhiệm kỹ thuật internet Liên minh Viễn thông Quốc tế Cổng đa phương tiện Bộ điều khiển cổng đa phương tiện Mạng hệ NUM OSI Network Utility Maximization Open System Interconnection Bài toán tối ưu hiệu mạng Mơ hình kết nối hệ thống mở OSPF Open Shortest Path First Giao thức định tuyến QoS SIP SP Quality of Service Session Initiation Protocol Signalling Point Chất lượng dịch vụ Giao thức khởi tạo phiên Điểm báo hiệu ETSI TISPAN European Telecommunications Standards Institute Telecommunications and Internet converged Services and Protocols for Advanced Networking Viện Tiêu chuẩn Viễn thông Châu Âu Các giao thức dịch vụ viễn thông Internet cho mạng nâng cao PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất PMD People Making Decision Quyết định người điều hành Chương I Cơ sở lý thuyết 1.1: IMS gì? - IMS, thuật ngữ viết tắt IP Multimedia Subsystem, kiến trúc mạng nhằm tạo thuận tiện cho việc phát triển phân phối dịch vụ đa phương tiện đến người dùng, họ kết nối thông qua mạng truy nhập IMS hỗ trợ nhiều phương thức truy nhập GSM, UMTS, CDMA2000, truy nhập hữu tuyến băng rộng cáp xDSL, cáp quang, cáp truyền hình, truy nhập vô tuyến băng rộng WLAN, WiMAX IMS tạo điều kiện cho hệ thống mạng khác tương vận (interoperability) với - IMS, tạm dịch hệ thống đa phương tiện IP, không đơn tảng dịch vụ (service plaftorm) mà kiến trúc mạng dùng để thao tác, quản lý điểu khiển dịch vụ đa phương tiện đến người dùng cố định di động IMS định nghĩa lớp quản lý dịch vụ chung cho tất loại hình dịch vụ đa phương tiện, độc lập với loại hình mạng truy nhập mà người dùng kết nối IMS xây dựng mạng lõi IP cho phép nhiều mạng truy nhập khác, bao gồm mạng di động lẫn mạng cố định, kết nối với thông qua lớp dịch vụ chung để cung cấp gói dịch vụ hội tụ 1.2:Ưu nhược điểm IMS ❖ Ưu điểm: - Một mục đích IMS giúp cho việc quản lý mạng trở nên dễ dàng cách tách biệt chức điều khiển chức vận tải thông tin Một cách cụ thể, IMS mạng phủ (overlay), phân phối dịch vụ hạ tầng chuyển nối gói IMS cho phép chuyển dần từ mạng chuyển nối mạch sang chuyển nối gói IP, tạo thuận lợi cho việc quản lý mạng thông tin di động Việc kết nối mạng cố định di động góp phần vào tiến trình hội tụ mạng viễn thơng tương lai IMS cho phép người dùng sử dụng hay nhiều loại thiết bị khác nhau, di chuyển từ mạng sang mạng khác mà dùng dịch vụ - Kiến trúc IMS cung cấp nhiều giá trị gia tăng cho nhà cung cấp mạng, người phát triển ứng dụng, người cung cấp dịch vụ người sử dụng thiết bị đầu cuối Kiến trúc IMS giúp dịch vụ triển khai cách nhanh chóng với chi phí thấp IMS cung cấp khả tính cước phức tạp nhiều so với hệ thống tài khoản trả trước hay trả sau, ví dụ việc tính cước theo dịch vụ sử dụng hay phân chia cước nhà cung cấp dịch vụ nhà cung cấp mạng Khách hàng nhận bảng tính cước phí từ nhà cung cấp mạng thường trú IMS hứa hẹn mang đến nhiều dịch vụ đa phương tiên, giàu sắc theo yêu cầu sở thích khách hàng, tăng trải nghiệm khách hàng -Với IMS, nhà cung cấp mạng không làm công tác vận tải thông tin cách đơn mà trở thành tâm điểm việc phấn phối dung lượng thông tin mạng, đóng vai trị quan trọng việc đảm bảo chất lượng dịch vụ kịp thời thay đổi để đáp ứng tình khác khách hàng =>Tóm lại, IMS tạo thuận lợi cho nhà cung cấp dịch vụ việc xây dựng triển khai ứng dụng mới, giúp nhà cung cấp mạng giảm chi phí triển khai, vận hành quản lý, đồng thời tăng lợi nhuận nhờ dịch vụ Và cuối IMS mang lại dịch vụ hướng đến tiện nghi cho khách hàng ❖ Nhược điểm: - Một điểm yếu mà nhiều người nhắc đến nhiều tính bảo mật IMS Trong yếu tố bảo mật kể đến vấn đề liên quan đến quản lý nhận dạng người dùng bao gồm lỗi Call ID spoofing, ăn cắp ID, cống DoS/DDoS, spam Điểm yếu bảo mật nằm thiết bị SIP vì chưa có chế chứng nhận thực tốt mạng thơng tin di động tế bào (ví dụ bảo mật qua SIM) Thêm vào hội tụ nhiều loại hình mạng gây khơng khó khăn việc quản lý bảo mật - IMS hướng đến hội tụ, hướng đến việc nhiều hệ thống, nhiều mạng tương vận với Tuy nhiên, khó khăn mà IMS gặp phải Việc thiết bị có nguồn gốc từ nhiều nhà sản xuất khác tương vận với điều dễ dàng 1.3: Kiến trúc IMS 3GPP Hình 1: Kiến trúc IMS 3GPP CSCF (Call Session Control Function) gồm thành phần: P-CSCF, I-CSCF, SCSCF - • P-CSCF (Proxy-CSCF): Là điểm kết nối vào IMS từ mạng truy nhập Thực chức bảo đảm Là stateful proxy lưu trạng thái yêu cầu đáp ứng SIP, đảm bảo tất thông tin báo hiệu gửi qua mạng nhà Gồm Policy Decision Function (PDF) để nhận thực tài nguyên kênh mang • I-CSCF (Interrogating-CSCF): Là điểm giao dịch mạng nhà Lựa chọn S-CSCF tương ứng Thực che dấu mạng (THIG) - • S-CSCF (Serving-CSCF): Stateful proxy điều khiển phiên Thực nhận thực thuê bao Hoạt động SIP registrar - - Gọi đến AS dựa vào IFC (Initial Filter Criteria) MRF (Media Resource Function) gồm chức riêng biệt: MRFC, MRFP - • MRFC (Media Resource Function Controller): Điều khiển tài nguyên phương tiện MRFP Hoạt động SIP B2BUA • MRFP (Media Resource Function Processor): - Xử lý chuỗi phương tiện ( mã hóa…) - Bản tin thơng báo đa phương tiện AS gồm: • SIP AS (Application Server): Máy chủ cho ứng dụng IMS • IM SSF (IP Multimedia Switching Service Function): Cung cấp liên điều hành với CAMEL, ANSI-41, INAP dịch vụ TCAP.ti • OSA SCS (Open Service Architecture Service Capability Server): Cung cấp liên điều hành với dịch vụ OSA BGCF (Breakout Gateway Control Function): - Lựa chọn mạng PSTN mạng lựa chọn MGCF MGCF (Media Gateway Control Function): - Điều khiển kênh phương tiện IMS MGW - Thực hội thoại ISUP/TCAP giao thức điều khiển gọi IMS IMS MGW (IMS Media Gateway): - Kết cuối kênh mang từ mạng CS chuỗi phương tiện PS - Sở hữu/ xử lý tài nguyên.(loại bỏ echo) SGW (Signaling Gateway): - Thực chuyển đổi lớp truyền tải (SCCP, SCTP) SBC (Session Border Controller): PDF/SPDF (Policy Decision Function / Serving Policy Decision Function): A-RACF (Access - Resource and Admission Control Function): NASS (Network Attachment Subsystem): DSLAM (Digital Subscriber Line Access Multiplexer): 1.4: So sánh kiến trúc IMS 3GPP IMS NGN * Giống nhau: Kiến trúc tảng Nhà khai thác viễn thông sử dụng Mạng họ * Khác nhau: So sánh Sự hình thành Ứng dụng IMS-3GPP IMS-NGN IMS ban đầu thiết kế IMS Dự án Đối tác Thế hệ thành phần dịch vụ thứ (3GPP) quan kiến trúc NGN TISPAN tiêu chuẩn không dây , định nghĩa TISPAN IMS phần tầm nhìn phát mở rộng thực thể chức triển mạng di động giao thức dựa ngồi GSM Cơng thức thơng số kỹ thuật cốt ban đầu (3GPP Rellõi 3GPP R6 IMS 5) đại diện cho cách tiếp cận để cung cấp dịch vụ Internet qua GPRS Theo 3GPP, IMS không NGN cung cấp nhiều dịch nhằm tiêu chuẩn hóa vụ ngồi dịch vụ viễn ứng dụng, mà để hỗ trợ thông truyền thống hỗ việc truy cập ứng dụng trợ số công nghệ đa phương tiện thoại từ truyền tải băng thông rộng thiết bị đầu cuối không chất lượng dịch vụ dây có dây, tức để tạo (QoS) Các chức liên dạng hội tụ di động quan đến dịch vụ độc lập cố định với công nghệ vận tải Chương II Ứng dụng 2.1 Cơ chế hiệu NAT Traversal cho IMS Ứng dụng 3GPP Networks 2.1.1 Giới thiệu: - Với phát triển thiết bị Internet, việc giải vấn đề thiếu địa IP ngày quan trọng Dịch địa mạng (NAT) Giao thức Internet phiên (IPv6) hai giải pháp khả thi Vì IPv6 chưa triển khai rộng rãi, NAT giải pháp chia sẻ địa IP cơng cộng cho số thiết bị NAT Tuy nhiên NAT phá vỡ thông tin liên lạc ngang hàng yêu cầu định hướng Internet Vấn đề gọi vấn đề qua NAT Để giải vấn đề, số giải pháp qua NAT Tiện ích qua phiên cho NAT (STUN) [4], Universal Plug-and-Play (UPnP) [9], Traversal Using Relay NAT (TURN) [7], ApplicationLayer Gateway (ALG) [8] Interactive Connectivity Establishment (ICE) [6] đề xuất Thiết bị cổng Internet (IGD) giải pháp UPnP đóng vai trị NAT hỗ trợ chức UPnP Thiết bị người dùng (UE) giao tiếp với IGD để thiết lập truy xuất đồ IP / cổng Tuy nhiên, giải pháp UPnP không hỗ trợ môi trường đa NAT [9] Trong giải pháp ALG, UE ban đầu giao tiếp với proxy Giao thức Giao thức thời gian thực (RTP) để tạo bảng đồ IP / cổng RTP Do đó, gói RTP chuyển đến proxy RTP sau proxy dịch gói sang ngang hàng, dẫn đến chậm trễ thêm khả gói Trong giải pháp STUN, UE trang bị máy khách STUN giao tiếp với máy chủ STUN nằm Internet để có đồ IP / cổng Tuy nhiên, giải pháp STUN không hỗ trợ NAT đối xứng giải pháp TURN, cung cấp chức chuyển tiếp, sử dụng để giải vấn đề Thông qua giải pháp ICE, đồ IP / cổng lấy từ giải pháp STUN TURN kiểm tra xem đồ IP / cổng sử dụng cho nat qua hay không Các giải pháp yêu cầu phần mềm cài đặt giao diện người dùng chức cài đặt NAT / máy chủ Yêu cầu hạn chế việc triển khai dịch vụ Giải pháp ALG thực dịch IP / cổng phía máy chủ khơng có giới hạn UE Thơng số kỹ thuật Dự án Đối tác Thế hệ thứ (3GPP) [10] [11] thông qua giải pháp ALG để giải vấn đề qua NAT Giải pháp ALG bao gồm IMS-ALG (Application Layer Gateway) IMS-AGW (Access Gateway) IMS-ALG xử lý chuyến sip qua NAT IMS-AGW hoạt động proxy RTP để dịch gói RTP Nếu thiết bị NAT tồn tại, IMS-ALG IMS-AGW thực dịch IP / cổng cho gói SIP RTP, tương ứng Lưu ý giải pháp ALG thực dịch IP / cổng phía máy chủ khơng có giới hạn UE VoIP dịch vụ nhạy cảm với chậm trễ Tuy nhiên, giải pháp ALG bổ sung thêm chậm trễ gói khả gói dẫn đến việc sử dụng proxy RTP để xử lý thông tin liên lạc thiết lập truyền gói Do đó, chúng tơi đề xuất giải pháp để cải thiện thời gian chậm trễ vấn đề khả gói kiến trúc 3GPP 10 2.1.2 Cơ chế điều xuất: Dựa thông số kỹ thuật 3GPP (TS) 23.228 [10] TS 23.334 [11], Minh họa môi trường NAT Hình 1, bao gồm giao diện người dùng, NAT, Hệ thống đa phương tiện IP (IMS) Peer Giao thông người dùng nằm bên NAT, IMS đồng đẳng nằm bên ngồi NAT (trong mạng cơng chúng / nhà điều hành) NAT thực dịch IP / cổng cho gói IP Mạng truy cập kết nối IP (IP-CAN) cung cấp kết nối IP cho việc truyền gói IMS bao gồm thành phần bao gồm Chức Điều khiển Phiên Gọi (CSCF), IMS-ALG proxy RTP Các thành phần xử lý tín hiệu SIP chuyển tiếp RTP Peer UE IMS khác Trong 3GPP, việc gán địa IP kiểm sốt mạng lõi Nói cách khác, NAT, gán IP riêng cho UE, điều khiển mạng lõi môi trường IMS 3GPP Trong môi trường này, đề xuất giải pháp sử dụng mạng lõi IMS để quản lý đồ IP / cổng NAT thông báo đồ IP/port cho UE Sau đó, giải pháp đề xuất loại bỏ proxy RTP (tức IMS-AGW) khỏi đường truyền RTP Bằng cách sử dụng giải pháp đề xuất, xác suất chậm trễ gói proxy RTP gây bị loại bỏ Trong phần này, sử dụng luồng tin nhắn để mô tả hoạt động chi tiết Trước chứng minh luồng thông điệp chi tiết, tham số sử dụng luồng thư nên xác định rõ ràng sau: Figure Môi trường NAT cho ứng dụng IMS Hình 2: NAT • IPUE is the IP address of the UE • IPNAT is the IP address of the NAT • IPIMS is the IP address of the IMS (e.g., Proxy-CSCF) • PSIP is the UDP port used by the UE for SIP • PRTP is the UDP port used by the UE for RTP • PIMS is the UDP port used by the IMS for SIP • P'SIP is the mapped port of PSIP, translated by the NAT • P'RTP is the mapped UDP port of PRTP 11 Hình The NAT traversal message flow Hình thể luồng tin nhắn hoạt động thiết lập chấm dứt gọi NAT NAT hình nón Trong ví dụ này, UE (tức bên gọi) cố gắng thiết lập phiên giọng nói với người ngang hàng (ví dụ: bên gọi) Bảng ánh xạ NAT trống sau khởi tạo Luồng thông điệp xây dựng sau: Step UE phát hành thư MỜI cho người ngang hàng Thông báo INVITE chứa tham số IP /cổng IPUE / PSIP, IPUE / PRTP IPUE / PSIP tiêu đề SIP, SDP IP / UDP, tương ứng Thông báo lần gửi đến IMS (ví dụ: P-CSCF ServingCSCF) UE khơng biết địa IP người ngang hàng IMS UE nằm mạng khác nhau, thơng báo MỜI truyền đến NAT, cổng mặc định môi trường NAT Step Sau nhận tin nhắn MỜI, NAT dịch địa IP số cổng tiêu đề IP /UDP từ IPUE / PSIP sang IPNAT / PSIP lưu trữ đồ vào bảng ánh xạ Sau đó, NAT chuyển tiếp thơng điệp dịch đến IMS Step Khi IMS nhận thư MỜI, kiểm tra tham số IP/cổng tiêu đề SIP tiêu đề IP/UDP Vì tham số IP / cổng khác nhau, IMS giả định tham 12 số IP / UDP dịch NAT IMS yêu cầu NAT chèn đồ IPUE/PRTP ↔IPNAT/P’RTP cho phiên RTP tới lưu trữ đồ To/From/Call-ID ↔P’RTP vào bảng IMS Lưu ý IMS giao tiếp với NAT thơng qua giao diện khác Hypertext Transfer Protocol (HTTP), Simple Network Management Protocol (SNMP) or Secure Shell (SSH) Step IMS dịch tham số IP/cổng tiêu đề SDP từ IPUE/PRTP sang IPNAT/P’RTP, sau chuyển tiếp thơng điệp dịch cho người ngang hàng Khi nhận tin nhắn MỜI, người ngang hàng phát giai điệu đổ chuông để thông báo cho người dùng Step 5~7 Giả sử người ngang hàng chấp nhận gọi trả lời tin nhắn 200 OK cho UE Sau nhận tin nhắn 200 OK, UE trả lời tin nhắn ACK để hoàn tất giao dịch MỜI Tại thời điểm này, phiên RTP UE peer thiết lập Lưu ý phiên RTP dịch NAT IMS (ví dụ: IMS-AGW) khơng u cầu xử lý phiên RTP Step Bên gọi (tức UE) bên gọi (tức bên ngang hàng) chấm dứt phiên RTP Giả sử người ngang hàng phát hành thông điệp BYE cho UE thông qua IMS Step Khi IMS nhận thơng báo BYE, truy xuất mục phiên RTP P'RTP từ bảng ánh xạ IMS cách sử dụng mục Từ/Đến/Call-ID truy xuất thơng báo BYE Sau đó, IMS yêu cầu NAT loại bỏ đồ IP / cổng dựa mục PRTP cho phiên NAT xóa IPUE/PRTP↔IPNAT/P’RTP Step 10.Khi UE nhận thơng báo BYE, trả lời 200 tin nhắn OK phiên RTP bị chấm dứt 2.1.3: Kết luận: Để hỗ trợ ứng dụng thiết bị Internet khác nhau, NAT sử dụng rộng rãi giai đoạn để giải vấn đề thiếu địa IP Tuy nhiên, NAT gây vấn đề qua NAT cho ứng dụng Internet bao gồm ứng dụng SIP / IMS Thông số kỹ thuật 3GPP áp dụng giải pháp Cổng lớp ứng dụng (ALG) để giải vấn đề qua NAT Trong viết này, sử dụng tính nat điều khiển mạng lõi (ví dụ: IMS) để đề xuất giải pháp Giải pháp đề xuất cải thiện giải pháp ALG để xử lý gói RTP mà khơng cần proxy RTP (tức IMS-AGW) Dựa phân tích, giải pháp đề xuất vượt trội so với giải pháp ALG cho gói RTP thơng lượng độ trễ 2.2 Kiến trúc hội tụ Interneet vạn vật mạng 3GPP LTE-A dựa IMS 2.2.1: Giới thiệu: Lấy cảm hứng từ phát triển công nghệ máy tính, vi điện tử, mạng truyền thơng tương tác người máy, xã hội chuyển trọng tâm từ dịch vụ kết nối mạng ban đầu sang dịch vụ thông tin phổ 13 biến Với thay đổi này, Internet of Things (Tóm lại, IoT, M2M (Machine to machine) MTC (Machine-Type Communication)) phát triển nhanh chóng Internet truyền thống hướng tới kết nối người với người, Internet of Things hướng tới kết nối vật thể khổng lồ (máy móc) Như vậy, Internet of Things bao gồm loạt kết nối lớn Mạng Internet viễn thông tập trung vào truyền thông tin, Internet of Things tập trung vào dịch vụ thông tin Bằng cách kết hợp mạng cảm biến, Internet, viễn thông mạng (có dây khơng dây) tảng điện tốn đám mây, Internet of Things cảm nhận, nhận ra, ảnh hưởng kiểm sốt mơi trường giới vật lý Dự án đối tác hệ thứ ba (3GPP) Cơ sở hạ tầng Tiến hóa Tiên tiến dài hạn (LTE-A) cung cấp truy cập không dây phổ biến mơi trường ngồi trời nhà cách hợp tác NodeBs (eNBs) truy cập vô tuyến phổ quát mặt đất (E-UTRA) phát triển macrocell picocell, nút chuyển tiếp eNBs gia đình (HeNBs) femtocells Bằng cách gắn vào trạm cố định di động này, kết nối lớp cao tất thiết bị MTC cung cấp - Sự hội tụ MTC mạng 3GPP LTE-A mang lại lợi ích cho hai bên Các thiết bị MTC chuyển liệu họ sang mạng IoT khác với Mạng 3GPP LTE-A, nhà khai thác 3GPP LTE-A phát triển nhiều dịch vụ giá trị gia tăng dựa thiết bị IoT, chẳng hạn hình từ xa, đo lường thông minh, e-Home, e-Healthy, v.v Trong mạng lõi 3GPP, IMS (IP Multimedia Subsystem) 3GPP định nghĩa thành phần cung cấp hỗ trợ cho dịch vụ đa phương tiện (ví dụ: thoại video) dựa chuyển mạch gói với việc cung cấp chất lượng dịch vụ (QoS) - Tuy nhiên, máy móc thường nhỏ khơng tốn so với thiết bị di động giao tiếp người với người, điều đặt số hạn chế truyền thơng MTC, bao gồm lượng, tính tốn, lưu trữ băng thông Những hạn chế đặt số thách thức hội tụ hai mạng lưới Ngồi ra, tính độc đáo dịch vụ MTC đa dạng mang lại nhiều yêu cầu cho kiến trúc hội tụ - Mục tiêu cơng việc xác định kiến trúc IMS nâng cao để hỗ trợ QoS cung cấp dịch vụ linh hoạt với yêu cầu động dịch vụ IoT dịch vụ LTE-A truyền thống Bài viết cung cấp nhìn tổng quan truyền thông MTC hỗ trợ 3GPP LTE-A xác định vấn đề lớn kiến trúc hội tụ Sau đó, chúng tơi thảo luận quy trình thiết lập / phát hành phiên QoS dựa kiến trúc 14 2.2.2: Nền tảng MTC Mạng 3GPP LTE-A Hệ thống 3GPP cung cấp dịch vụ vận tải truyền thông (bao gồm dịch vụ mang 3GPP, IMS SMS) tối ưu hóa cho MTC Như hiển thị Hình 3, Thiết bị MTC kết nối với mạng 3GPP (UTRAN, E-UTRAN, GERAN, I-WLAN, v.v.) thông qua giao diện MTCu Thiết bị MTC giao tiếp với MTC Server thiết bị MTC khác cách sử dụng dịch vụ mang 3GPP, SMS IMS PLMN cung cấp IoT Server thực thể kết nối với mạng 3GPP thông qua giao diện MTCi / MTCsms giao tiếp với CÁC thiết bị MTC MTC Server thực thể bên ngồi tên miền nhà điều hành bên tên miền nhà điều hành - Các điểm tham chiếu liệt kê đây: + MTCu: Nó cung cấp cho MTC Devices quyền truy cập vào mạng 3GPP để vận chuyển máy bay người dùng kiểm soát lưu lượng máy bay Giao diện MTCu dựa giao diện Uu, Um, Ww LTE-Uu + MTCi: Đó điểm tham chiếu mà MTC Server sử dụng để kết nối mạng 3GPP giao tiếp với Thiết bị MTC thơng qua dịch vụ mang 3GPP / IMS MTCi dựa giao diện Gi, Sgi Wi + MTCsms: Đây điểm tham chiếu mà MTC Server sử dụng để kết nối mạng 3GPP giao tiếp với Thiết bị MTC thông qua SMS 3GPP 2.2.3: Kiến trúc hội tụ Xem xét việc cung cấp nhiều dịch vụ truyền thông QoS cho thiết bị MTC, thực thể IMS nên ánh xạ vào kiến trúc Mạng tín hiệu bao gồm tập hợp nút chức điều khiển phiên gọi (CSCFs) Về chất, họ báo hiệu proxy có nhiệm vụ thiết lập, sửa đổi phát hành phiên truyền thông Với hỗ trợ QoS AAAC (Xác thực, Ủy quyền, Kế tốn tính phí) đảm bảo Proxy CSCF (P-CSCF) mục nhập IMS hoạt động đại lý người dùng SIP Phục vụ CSCF (S-CSCF) thực thể chức quan trọng IMS chịu trách nhiệm quản lý phiên đăng ký người dùng Thẩm vấn CSCF (I- CSCF) thực chức proxy tơ pơ ẩn tốn tử Các thực thể khác điều khiển chức tài nguyên phương tiện (MRFC), thực xử lý luồng phương tiện thông qua xử lý chức tài nguyên phương tiện tương ứng (MRFP) Một yếu tố quan trọng mạng LTE-A máy chủ thuê bao gia đình (HSS), sở liệu tập trung lưu trữ ủy quyền người dùng thông tin hồ sơ Ngồi ra, Máy chủ ứng dụng (AS) kết nối với IMS để cung cấp dịch vụ nâng cao Có hai kiến trúc liên làm việc: 15 làm việc xen kẽ làm việc liên kết độc lập Hình cho thấy kiến trúc IMS hai cách tiếp cận Tùy chọn A: Làm việc xen kẽ: Cập nhật thiết bị MMS / S_GW HSS có để hỗ trợ thiết bị MTC Dịch vụ MTC dịch vụ phi MTC (dịch vụ 3GPP cũ) sử dụng mạng lõi miền gói thực thể IMS Như hình 4, cách tiếp cận yêu cầu cập nhật thiết bị mạng có Tùy chọn B: Chế độ tương tác độc lập: Chế độ khác với chế độ hỗn hợp MMS_M/S_GW_M độc lập thực thể HSS_M cung cấp cho dịch vụ MTC HSS_M lưu trữ hồ sơ người dùng thiết bị MTC hoạt động máy chủ MTC Đường dẫn định tuyến tín hiệu cho dịch vụ MTC tách biệt với dịch vụ MTC hình Do đó, ảnh hưởng đến dịch vụ 3GPP khơng phải MTC giảm thiểu Tuy nhiên, chi phí để triển khai thiết bị mạng lõi dành riêng tương đối cao Hình Kiến trúc tham chiếu IMS mạng hội tụ (Kết nối hỗn hợp) Hình Kiến trúc tham chiếu IMS mạng hội tụ (liên kết độc lập) 16 2.3.Về hiệu suất chế kích hoạt dịch vụ 3GPP mạng IMS - Với gia tăng số lượng AS, độ trễ thiết lập S-CSCF tăng lên Khi l=n, độ trễ khoảng 0.096, khơng có AS phiên ( n=0) thì đỗ trễ khoảng 2.33 Khi có AS phiên ( n=7) thì độ trễ tăng lên 24 lần Do số lượng AS phiên ảnh hướng nhiều đến độ trễ S-CSCF trình thiết lập phiên Hình 6: Tác động l tới thiết lập phiên Hình cho ta thấy tác động quan trọng l Khi l giảm, độ trễ S-CSCF giảm nhẹ tin cịn lại có đường dẫn tín hiệu với ‘INVITE’ (l=n), độ trễ tăng nhanh chóng Do đó, thơng báo kích hoạt dựa lọc tiêu chuẩn 17 Hình 7: Số lượng các AS phiên so với độ trễ thiết lập phiên ATA Độ trễ thiết lập gọi cho PSTN định nghĩa khoảng thời gian lần nhập chữ số cuối quay số nhận tín hiệu phản hồi với độ trễ trung bình không lớn 3s, 5s, 8s tương ứng cho gọi nội mạng, tổng đài quốc tế Nếu độ trễ thiết lập phiên ATA giây nhận số lượng AS thích hợp phiên Điều góp phần tối ưu mạng IMS Hình cho ta thấy số lượng AS phiên, n so với độ trễ thiết lập phiên ATA, Tata Đồ thị tương tự hình ảnh hưởng số lượng AS phiên tới độ trễ thiết lập phiên ATA lớn so với S-CSCF l=n n=5 độ trễ thiết lập phiên ATA 1.6s Khi n > 5, độ trễ thiết lập phiên lớn 2s Do đó, số lượng AS phiên không vượt 𝜆 = µs = µi = 80 Mặt khác, l=0 số lượng AS phiên lớn Do đó, hình cho ta thấy tác động l tác dụng sFC việc làm giảm độ trễ phiên thiết lập 18 Hình 8: Tốc độ đến so với độ trễ thiết lập phiên S-CSCF và ATA Ở ta giả định số lượng AS Hình cho thấy tốc độ đến tăng thì độ trễ thiết lập phiên S-CSCF ATA tăng Ts-csc f (l = n = 6) lớn Tata (l = 0, n = 6) Những điều cho thấy số lượng AS mà thông báo ngoại trừ ‘INVITE’ chuyển tiếp S-CSCF tốc độ đến yếu tố quan trọng gây chậm trễ Từ hình ta thấy số lượng AS, tác dụng sFC tốc độ đến quan trọng Để giảm độ trẽ S-CSCF ATA, ta giảm số lượng tin qua AS Ví dụ như, khơng cần thiết, AS không nên thêm vào Record-Route thiết kế lọc tiêu chuẩn khác (vd sFC) để ngăn S-CSCF chuyển tiếp tin tới AS( ví dụ tin ‘UPDATE’ cho Resource Reservation không nên chuyển tiếp tới AS ) Số lượng AS có nghĩa số lượng dịch vụ IMS đăng kí người dùng đầu cuối, để giảm độ trễ thiết lập, người cung cấp dịch vụ xác định vị trí AS nút đa dịch vụ IMS AS cung cấp môi trường đa dịch vụ 19 KẾT LUẬN Với đề tài tìm hiểu “Kiến trúc hệ thống IMS 3GPP” nhóm đạt kết sau: Tìm hiểu khái quát IMS kiến trúc hệ thống IMS 3GPP Về IMS nhóm hiểu IMS gì, biết ưu nhược điểm IMS khác giống khác kiến trúc IMS 3GPP IMS NGN Tìm hiểu biết ứng dụng IMS 3GPP NAT Traversal cho ứng dụng 3GPP Networks, kiến trúc mạng hội tụ Internet vạn vật mạng 3GPP LTE-A dựa IMS Bên cạnh nhóm có hội phát triển kĩ làm việc nhóm, nhóm phân chia công việc tìm hiểu, tìm kiếm tài liệu để hoàn thành tiểu luận Trong trình làm việc chưa có tính chun nghiệp nên có sai sót mong bạn góp ý để nhóm phát triển tới Do thời gian nghiên cứu có hạn nên tiểu luận khơng thể tránh khỏi thiếu sót, nhóm em mong nhận ý kiến đóng góp từ thầy giáo bạn Một lần em xin chân thành cảm ơn Cô giáo Nguyễn Thanh Trà giảng dạy mơn Chun đề giúp cho nhóm em hồn thiện tiểu luận Nhóm em xin chân thành cảm ơn! 20 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]: Th.s Nguyễn Thanh Trà, Bài Giảng Báo Hiệu Và Điều Khiển Kết Nối - Học Viện Cơng Nghệ Bưu Chính Viễn Thơng-2012 [2]: An Effective NAT Traversal Mechanism for IMS Applications in 3GPP Networks [3]: On Performance of 3GPP Service Triggering Mechanism in IMS Network [4]: Convergence architecture of Internet of Things and 3GPP LTE-A network based on IMS 21 ... ? ?Kiến trúc hệ thống IMS 3GPP? ?? nhóm đạt kết sau: Tìm hiểu khái quát IMS kiến trúc hệ thống IMS 3GPP Về IMS nhóm hiểu IMS gì, biết ưu nhược điểm IMS khác giống khác kiến trúc IMS 3GPP IMS NGN... điểm IMS 1.3: Kiến trúc IMS 3GPP 1.4: So sánh kiến trúc IMS 3GPP IMS NGN Chương II Ứng dụng 10 2.1 Cơ chế hiệu NAT Traversal cho IMS Ứng dụng 3GPP. .. So sánh kiến trúc IMS 3GPP IMS NGN * Giống nhau: Kiến trúc tảng Nhà khai thác viễn thông sử dụng Mạng họ * Khác nhau: So sánh Sự hình thành Ứng dụng IMS- 3GPP IMS- NGN IMS ban đầu thiết kế IMS Dự

Ngày đăng: 06/02/2022, 12:28

w