Luận văn: Nghiên cứu triển khai IMS tại Việt Nam pdf

1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG NGUYỄN VĂN THẮNG NGHIÊN CỨU TRIỂN KHAI IMS TẠI VIỆT NAM Chuyên ngành : KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Mã số : 60.52.70 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Đà Nẵng - Năm 2011 2 Công trình ñược hoàn thành tại ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG Người hướng dẫn khoa học : TS. Nguyễn Lê Hùng Phản biện 1 : TS. Nguyễn Văn Tuấn Phản biện 2 : PGS.TS. Nguyễn Hữu Thanh Luận văn ñược bảo vệ trước Hội ñồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sỹ Kỹ thuật họp tại Đại Học Đà Nẵng vào ngày 26 tháng 06 năm 2011 * Có thể tìm hiểu luận văn tại : - Trung tâm Thông tin - H ọc liệu, Đại học Đà Nẵng - Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng. 3 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn ñề tài : Sự chuyển ñổi theo khuynh hướng hội tụ nhiều hệ thống mạng khác nhau trên nền toàn IP sẽ sớm trở thành hiện thực. Người dùng trong tương lai mong muốn có các dịch vụ ña phương tiện chất lượng cao, mang tính cá nhân, có khả năng tương tác thời gian thực mọi lúc mọi nơi trên mọi thiết bị sử dụng. Điều này ñặt ra những yêu cầu mới cho kiến trúc hạ tầng mạng viễn thông. Trong bối cảnh ñó, IMS ñược xem như là một giải pháp hứa hẹn ñể thỏa mãn tất cả những mục tiêu kể trên cho một thế hệ mạng tương lai. Hướng nghiên cứu về mạng theo kiến trúc IMS, hiện tại ñang là chủ ñề sôi ñộng ñược sự quan tâm của nhiều cá nhân, tổ chức và diễn ñàn trên thế giới. Các khuyến nghị, ñề xuất ñược ñưa ra hằng ngày càng thể hiện rõ như thế nào sự quan tâm của giới khoa học dành cho IMS. Vì vậy, việc nghiên cứu tìm hiểu và ñưa ra mô hình IMS phù hợp với kiến trúc mạng VNPT hiện tại là cấp thiết với việc kinh doanh và phát triển của VNPT. Đồng thời nó khẳng ñịnh vị thế của VNPT về phát triển bưu chính viễn thông và CNTT, ñủ sức cạnh tranh với các tập ñoàn viễn thông lớn. 2. Mục ñích của ñề tài : Mục ñích nghiên cứu của ñề tài : • Nghiên cứu kiến trúc phân hệ ña dịch vụ IMS • Nghiên cứu ñề xuất mô hình và một số dịch vụ phù hợp ñể có thể triển khai thành công IMS trong mạng VNPT • Nghiên c ứu các chương trình thực hiện thoại trên nền IMS thông qua các IMS client. 4 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu : • Đối tượng nghiên cứu :  Nghiên cứu kiến trúc IMS ñược phát triển bởi 3GPP, 3GPP2 và TISPAN  Nghiên cứu mô hình IMS phù hợp với mô hình mạng hiện tại của VNPT  Nghiên cứu một số ứng dụng IMS • Phạm vi nghiên cứu :  Nghiên cứu mối quan hệ và tương tác giữa các thực thể trong IMS  Giải pháp IMS phù hợp với hiện trạng mạng VNPT  Xây dựng các thủ tục thực hiện dịch vụ trên nền IMS 4. Phương pháp nghiên cứu : • Nghiên cứu lý thuyết về phân hệ ña phương tiện IP. Xây dựng phân lớp báo hiệu, ñiều khiển và dịch vụ theo kiến trúc IMS • Phân tích, ñánh giá hiện trạng mạng VNPT, ñưa ra khuyến nghị cho mô hình IMS/VNPT • Cài ñặt mô phỏng dịch vụ IMS client trên OpenIMSCore ( phát triển bởi FOKUS ) hoặc trên các mạng IMS thực tế 5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của ñề tài : • Đây là kiến trúc mới nhất trong mạng viễn thông, ñang ñược sự quan tâm của các công ty, tổ chức trên thế giới. • Mô hình l ần ñầu tiên ñược ñề xuất áp dụng vào mạng thực tế tại Viêt Nam 5 • Có thể là hình mẫu áp dụng cho các mạng viễn thông khác trong nước cũng như ngoài nước. 6. Kết cấu của luận văn : Luận văn có cấu trúc gồm 4 chương : Chương 1 – Nghiên cứu tổng quan : Khái niệm về IMS và các tổ chức liên quan ñến việc chuẩn hóa cấu trúc IMS Chương 2 – Cấu trúc IMS : Nghiên cứu cấu trúc IMS theo tiêu chuẩn 3GPP. Chương 3 – Lớp báo hiệu và ñiều khiển : Xây dựng lớp báo hiệu ñiều khiển và lớp dịch vụ theo kiến trúc IMS. Đưa ra các giao thức chủ yếu ñược dùng trong IMS. Chương 4 – Nghiên cứu triển khai IMS trong mạng VNPT : Phân tích cấu trúc mạng VNPT hiện tại, ñề xuất và ñưa ra các khuyến nghị ñể xây dựng IMS phù hợp với mạng hiện tại của VNPT. Xây dựng chương trình mô phỏng dịch vụ thoại cơ bản trên IMS ñể ñảm bảo tính khả thi của giải pháp. 6 CHƯƠNG 1 NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN Chương này sẽ trình bày nguồn gốc khái niệm IMS và phân tích những cải tiến, nâng cấp của các phiên bản IMS từ phiên bản ñầu tiên IMS Release 5 ñến phiên bản hiện ñang ñược chuẩn hóa IMS Release 9. 1.1 Khái niệm IMS 1.2. Nguồn gốc khái niệm IMS 1.2.1. Từ GSM tới 3GPP Release 7 1.2.1.1 Phiên bản Release 99 của 3GPP 1.2.1.2 Bản Release 4 của 3GPP 1.2.1.3 3GPP Release 5,6,7 1.2.2. Phân tích các tiêu chuẩn về IMS của 3GPP 1.2.2.1 Các tính năng IMS trong phiên bản Release 5 1.2.2.2 Các tính năng IMS trong phiên bản Release 6 1.2.3. Nhận xét về vấn ñề lựa chọn phiên bản IMS Cấu trúc IMS ñược thực hiện với mục ñích tạo ra một nền tảng cung cấp dịch vụ ña phương tiện có khả năng hỗ trợ triển khai nhanh chóng các loại hình dịch vụ kết hợp các phương tiện thông tin khác nhau: thoại, văn bản, âm thanh và hình ảnh. Cấu trúc dựa trên giao thức ñiều khiển kết nối SIP có khả năng tạo ñiều kiện cho các bên thứ ba dễ dàng triển khai các dịch vụ ña phương tiện. Cấu trúc ñiều khiển dịch vụ này cũng tạo nền tảng cho việc hội tụ các hệ th ống truy nhập cố ñịnh và di ñộng. 7 Để ñảm bảo triển khai thử nghiệm IMS với một số dịch vụ cơ bản thì các phần tử hệ thống IMS phải hỗ trợ phiên bản từ sau Release 6; nếu nhà khai thác muốn triển khai một số dịch vụ hội tụ (như VCC…) thì phải sử dụng các thiết bị hỗ trợ Release 7; và muốn xây dựng một cấu trúc FMC thì cần bắt ñầu từ phiên bản Release 8. Tuy vậy, việc lựa chọn phiên bản IMS ñể triển khai cần phải có thêm thông tin về thời ñiểm triển khai; tương ứng với thời ñiểm triển khai này là vấn ñề về sự chín muồi về mặt công nghệ của các sản phẩm, thiết bị IMS của các nhà cung cấp trên thị trường viễn thông thế giới. Ngoài ra, khi lựa chọn phiên bản IMS của các sản phẩm thiết bị cũng cần xem xét thêm lộ trình phát triển của các sản phẩm thiết bị của các nhà cung cấp (vấn ñề tuân thủ và phù hợp với lộ trình chuẩn hóa các tiêu chuẩn IMS). Từ những phân tích như trên, người thực hiện ñề tài khuyến nghị Tập ñoàn triển khai IMS bắt ñầu từ phiên bản tối thiểu là Release 6. 8 CHƯƠNG 2 CẤU TRÚC IMS Chương 2 nghiên cứu mối quan hệ giữa các thực thể và các chức năng trong cấu trúc IMS. Phân tích các thực thể thực hiện chức năng ñiều khiển cuộc gọi, các chức năng về cơ sở dữ liệu, về tính cước, dịch vụ, chức năng hoạt ñộng liên mạng. 2.1 Tổng quan Hình 2-1 Cấu trúc phân lớp IMS 9 Cấu trúc phân lớp ñược xây dựng với mục tiêu tạo ra sự phụ thuộc tối thiểu giữa các lớp. Điều này sẽ có lợi khi thêm các mạng truy nhập mới vào hệ thống. 2.2 Mô tả mối quan hệ các thực thể và các chức năng trong IMS Mục này phân tích các thực thể IMS và các chức năng cơ bản. Các thực thể chức năng trong IMS có thể chia thành 6 loại cơ bản:  Nhóm quản lý phiên và ñịnh tuyến (các thực thể CSCF)  Cơ sở dữ liệu (HSS, SLF)  Dịch vụ (máy chủ ứng dụng, MRFC, MRFP).  Các phần tử chức năng liên mạng (BGCF, MGCF, IMS-MGW, SGW)  Các bộ phận chức năng hỗ trợ (PDF, SEG, THIG)  Tính cước. 2.2.1 Các thực thể thực hiện chức năng ñiều khiển cuộc gọi (CSCF) 2.2.1.1 Bộ chức năng ñiều khiển phiên cuộc gọi uỷ quyền (P- CSCF) P-CSCF là ñiểm kết nối, giao tiếp ñầu tiên của các thuê bao trong hệ thống IMS. Có nghĩa là tất cả lưu lượng báo hiệu SIP từ UE sẽ ñược gửi tới P-CSCF. 2.2.1.2 Ch ức năng ñiều khiển phiên cuộc gọi tham vấn (I- CSCF) 10 I-CSCF là ñiểm giao tiếp cho các kết nối tới thuê bao trong mạng của nhà khai thác 2.2.1.3 Chức năng ñiều khiển phiên cuộc gọi phục vụ (S-CSCF) S-CSCF có nhiệm vụ xử lý ñăng ký dịch vụ, ra quyết ñịnh ñịnh tuyến, duy trì các trạng thái phiên dịch vụ và lưu trữ thông tin trạng thái dịch vụ Hình 2-2 S-CSCF ñịnh tuyến và tạo lập phiên IMS cơ bản 2.2.2 C ơ sở dữ liệu 2.2.3 Các chức năng dịch vụ 2.2.4 Các chức năng hoạt ñộng liên mạng [...]... c báo hi u SIP và DIAMETER trong c u trúc IMS 16 CHƯƠNG 4 NGHIÊN C U TRI N KHAI IMS TRONG M NG VNPT N i dung chương 4 là phân tích hi n tr ng m ng VNPT, ñ t ñó ñưa ra các yêu c u chung khi xây d ng c u trúc IMS cho phù h p v i th c t Đ ng th i ñ xu t c u trúc cũng như l trình ñ tri n khai IMS áp d ng vào m ng VNPT Th c hi n mô ph ng cu c g i SIP trên n n IMS ñ ñ m báo tính kh thi khi áp d ng mô hình... t ph c ñ các nhà cung c p m ng ch p nh n tri n khai IMS Đi m n i b t c a IMS là hư ng ñ n m t mô hình m ng h i t Tuy nhiên, ñi u này không d dàng thuy t ph c m t nhà cung c p m ng tri n khai IMS V i IMS, khách hàng ñăng ký v i m t nhà cung c p m ng (network operator) có th dùng d ch v c a nhi u nhà cung c p d ch v (service providers) khác nhau Do v y, IMS s d n ñ n s c nh tranh gi a nhà cung c p m... DIAMETER V m t d ch v , IMS ch t p trung ñ n qu n lý d ch v , do ñó thi u các ng d ng “h p d n” mang ñ c thù riêng c a IMS Đa ph n các d ch v mà IMS hi n ñang h tr ñi u có th th c hi n ñư c không c n ñ n IMS (ví d s d ng SIP) H th ng IMS khá ph c t p và chi phí ñ tri n khai m t h th ng như th là không nh Bên c nh ñó, hi n chưa có gi i pháp cho vi c chuy n ti p d n t m ng hi n t i lên IMS Và m t câu h i... hi n tr ng m ng NGN-VNPT 4.1.2 Yêu c u chung khi xây d ng IMS 4.1.3 Đ xu t c u trúc m ng IMS 4.1.3.1 L p ng d ng d ch v 4.1.3.2 L p báo hi u và ñi u khi n 4.1.3.3 L p truy n t i và truy nh p 4.2 Đ xu t l trình tri n khai IMS 4.2.1 Giai ño n chu n bi 4.2.2 Giai ño n I Xây d ng m ng IMS v i các thành ph n cơ b n g m: I/P/S-CSCF, HSS, AS M ng IMS xây d ng ñ c l p v i m ng NGN cung c p các d ch v cơ b... ng khác nhau c a khách hàng Tóm l i, IMS t o thu n l i cho các nhà cung c p d ch v trong vi c xây d ng và tri n khai các ng d ng m i, giúp nhà cung c p m ng gi m chi phí tri n khai, v n hành và qu n lý, ñ ng th i tăng l i nhu n nh các d ch v m i Và cu i cùng IMS mang l i nh ng d ch v m i hư ng ñ n s ti n l i cho khách hàng 2 Như c ñi m c a IMS V m t kinh doanh, IMS ñang thi u m t mô hình kinh doanh... 3 t p trung ñi sâu nghiên c u phân tích các ph n t m ng báo hi u ñ t trong l p d ch v và ñi u khi n M ng báo hi u trên cơ s giao th c SIP và Diameter cung c p các ch c năng báo hi u IMS cơ b n cho vi c ñi u khi n phiên và d ch v 3.1 C u trúc m ng bào hi u và ñi u khi n theo ki n trúc IMS 3.1.1 Kh i ñi u khi n SIP Hình 3-3 C u trúc phân l p IMS theo 3GPP Các ph n t m ng báo hi u IMS có th ñư c phân... hàng 17 Hình 4-2 Ki n trúc m ng IMS/ VNPT 4.2.3 Giai ño n II Hình 4-3 Tương tác gi a IMS và m ng hi n t i 18 Tương tác gi a Sotfswich HiE9200 v i Core IMS (I/P/S-CSCF) Thêm các d ch v SIP cơ b n: duy trì các khách hàng trư c ñó và thâm nh p thêm các khách hàng m i, các d ch v SIP cơ b n có th gia tăng nhanh chóng ñưa ra và phân phát b i tri n khai máy ch ng d ng m i IMS ñưa ra giao di n ISC riêng, là... lai IMS cho phép ngư i dùng có th s d ng m t hay nhi u lo i thi t b khác nhau, di chuy n t m ng này sang m ng khác mà v n có th dùng cùng m t d ch v Ki n trúc IMS cung c p nhi u giá tr gia tăng cho nhà cung c p m ng, ngư i phát tri n ng d ng, ngư i cung c p d ch v cũng như ngư i s d ng các thi t b ñ u cu i Ki n trúc IMS giúp các d ch v m i ñư c tri n khai m t cách nhanh chóng v i chi phí th p IMS. .. i ích c a IMS IMS, t m d ch là phân h ña phương ti n IP, không ñơn thu n là m t n n t ng d ch v (service plaform) mà là m t ki n trúc m ng dùng ñ thao tác, qu n lý và ñi u khi n các d ch v ña phương ti n ñ n ngư i dùng c ñ nh và di ñ ng IMS ñ nh nghĩa m t l p qu n lý d ch v chung cho t t c các lo i hình d ch v ña phương ti n, ñ c l p v i lo i hình m ng truy nh p mà ngư i dùng ñang k t n i .IMS xây d... Trong b i c nh ñó, IMS ñư c xem như 22 là m t gi i pháp h a h n ñ th a mãn t t c nh ng m c tiêu k trên cho m t th h m ng tương lai M t trong nh ng m c ñích ñ u tiên c a IMS là giúp cho vi c qu n lý m ng tr nên d dàng hơn b ng cách tách bi t ch c năng ñi u khi n và ch c năng v n t i thông tin M t cách c th , IMS là m t m ng ph (overlay), phân ph i d ch v trên n n h t ng chuy n m ch gói IMS cho phép chuy . Nghiên cứu kiến trúc IMS ñược phát triển bởi 3GPP, 3GPP2 và TISPAN  Nghiên cứu mô hình IMS phù hợp với mô hình mạng hiện tại của VNPT  Nghiên cứu. NGUYỄN VĂN THẮNG NGHIÊN CỨU TRIỂN KHAI IMS TẠI VIỆT NAM Chuyên ngành : KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Mã số : 60.52.70 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ