đồ án : ỨNG DỤNG IMS TRONG CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG TIÊN TIẾN

đồ án :ỨNG DỤNG IMS TRONG CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG TIÊN TIẾN Nội dung của đề tài này giải quyết một số vấn đề cụ thể như tìm hiểu kiến trúc IMS, chức năng các phần tử của IMS, quá trình đăng ký, thiết lập phiên đa phương tiện IMS và xây dựng chương trình mô tả cuộc gọi IMS. Nội dung của đồ án gồm các phần sau:Chương 1: Giới thiệu tổng quan về IMS như IMS là gì, lịch sử IMS các yêu cầu kết nối.Chương 2: Tìm hiểu kiến trúc IMS, nghiên cứu các phần tử chức năng cũng như các giao diện bên trong IMS.Chương 3: Nghiên cứu quá trình đăng ký và thiết lập phiên đa phương tiện IMS.Trong quá trình hoàn thành đồ án em chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy cô giáo trong bộ môn vô tuyến- khoa Viễn thông I và đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng đã giúp em hoàn thành đồ án này.Mặc dù có nhiều cố gắng nhưng do thời gian và lượng kiến thức của bản thân có hạn nên đề tài chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự phê bình, đóng góp chân thành của thầy cô và các bạn.

Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG KHOA VIỄN THÔNG 1 *** ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Đề tài: ỨNG DỤNG IMS TRONG CÁC HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG TIÊN TIẾN Sinh viên thực hiện : Nguyễn Đăng Thái Giáo viên hướng dẫn : Ts. Nguyễn Phạm Anh Dũng Lớp : D2004VT1 Hà Nội - 11/2008 Nguyễn ĐăngThái D2004VT1 i Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục MỤC LỤC MỤC LỤC ii DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU v CÁC KÝ HIỆU VÀ THUẬT NGỮ VIẾT TẮT vii LỜI MỞ ĐẦU 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ IMS 2 1.1 Tổng quan về IMS 2 1.2 Lịch sử của IMS 2 1.3 Các yêu cầu kiến trúc 2 1.3.1 Kết nối IP 2 1.3.2 Truy nhập độc lập 4 1.3.3 Đảm bảo chất lượng dịch vụ cho các dịch vụ đa phương tiện IP 4 1.3.4 Điều khiển chính sách IP đảm bảo dùng đúng các tài nguyên phương tiện 4 1.3.5 Truyền thông đảm bảo 5 1.3.6 Sắp xếp tính cước 5 1.3.7 Hỗ trợ chuyển vùng 6 1.3.8 Liên kết nối với các mạng khác 7 1.3.9 Mô hình điều khiển dịch vụ 7 1.3.10 Phát triển dịch vụ 8 1.3.11 Thiết kế phân lớp 8 1.4. Tổng quan về các giao thức chính sử dụng trong IMS 9 1.4.1. Giao thức khởi tạo phiên SIP 9 1.4.2. Giao thức Diameter 11 CHƯƠNG 2: KIẾN TRÚC IMS 13 2.1 Cấu trúc phân lớp IMS 13 2.2. Cấu trúc chức năng IMS 15 2.2.1. Chức năng điều khiển phiên cuộc gọi (CSCF) 16 2.2.2. Chức năng điều khiển cổng nối xuyên (BGCF) 20 2.2.3. HSS ( Server thuê bao nhà) 21 2.2.4. SLF (Chức năng định vị đăng ký thuê bao) 22 2.2.5. MGCF (Chức năng điều khiển cổng đa phương tiện) 22 2.2.6. MRF (Chức năng tài nguyên đa phương tiện) 23 2.2.7. IMS- MGW (Chức năng cổng phương tiện - IMS) 24 2.2.8. SGW (Chức năng cổng báo hiệu) 25 2.2.9. Server ứng dụng (AS) 25 2.2.10. PDF (Chức năng quyết định chính sách) 25 2.2.11. SEG (Cổng an ninh) 26 2.3. Các giao diện trong IMS 26 Nguyễn ĐăngThái D2004VT1 ii Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục 2.4 IMS của một số tổ chức tiêu chuẩn khác 29 2.4.1. Mô hình IMS của ITU-T 29 2.4.2. Mô hình IMS trong NGN của ETSI 30 2.4.3 So sánh mô hình IMS của ITU-T, IETF và 3GPP 31 2.5 Kết luận chương 33 CHƯƠNG 3: ĐĂNG KÝ VÀ THIẾT LẬP PHIÊN ĐA PHƯƠNG TIỆN TRONG IMS 34 3.1 Giới thiệu chung 34 3.2 Tổng quan về đăng ký và khởi tạo phiên đa phương tiện IMS 34 3.2.1 Tổng quan về đăng ký trong IMS 34 3.2.2 Khởi tạo phiên 36 3.3 Nhận dạng trong IMS 37 3.3.1 Nhận dạng người dùng 37 3.3.2. Nhận dạng các dịch vụ ( nhận dạng dịch vụ công cộng) 41 3.3.3 Nhận dạng các thực thể mạng 42 3.4 Các môđun nhận dạng 42 3.4.1 Môđun nhận dạng các dịch vụ đa phương tiện IP 42 3.4.2 Mô đun nhận dạng thuê bao chung 43 3.5 Tìm ra điểm vào IMS 43 3.6 Gán S- CSCF 45 3.6.1 Gán S- CSCF trong khi đăng ký 45 3.6.2 Gán S- CSCF cho người dùng chưa đăng ký 47 3.6.3 Gán S- CSCF trong trường hợp lỗi 48 3.6.4 Gán ngược S- CSCF 48 3.6.5 Duy trì gán S- CSCF 48 3.7 Thủ tục thiết lập phiên đa phương tiện đầu cuối đến đầu cuồi 48 3.7.1. Thủ tục đăng ký trong IMS 48 3.7.2 Thủ tục xóa đăng kí mức ứng dụng 52 3.7.3 Các luồng báo hiệu đầu cuối đền đầu cuối phiên đa phương tiện IP 59 3.8 Thủ tục giải phóng phiên 70 3.9 Tính cước 72 3.9.1 Kiến trúc tính cước 72 3.9.2 Tương quan thông tin tính cước 79 3.9.3 Phân phối thông tin tính cước 80 3.10 Kết luận chương 82 CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH MÔ TẢ CUỘC GỌI TRONG IMS 84 4.1 Mục đích của các chương trình mô tả 84 4.2 Kịch bản mô tả quá trình đăng ký SIP 84 4.3 Kịch bản phiên gọi giữa hai UE trong IMS 85 Nguyễn ĐăngThái D2004VT1 iii Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục 4.4 Kịch bản mô tả phiên gọi gọi giữa UE IMS tới một thuê bao PSTN/PLMN 86 4.5 Kịch bản mô tả phiên gọi gọi giữa một thuê bao PSTN/PLMN tới UE IMS 87 4.6 Kết luận chương 88 KẾT LUẬN 89 TÀI LIỆU THAM KHẢO 90 Nguyễn ĐăngThái D2004VT1 iv Đồ án tốt nghiệp đại học Danh mục hình vẽ và bảng biểu DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU Hình 1.1 Kết nối IMS tùy chọn khi một thuê bao đang chuyển vùng 3 Hình 1.2 Lựa chọn chuyển vùng IMS/CS 7 Hình 1.3 Kiến trúc IMS và phân lớp 9 Hình 1.4. Báo hiệu SIP từ đầu cuối đến đầu cuối 11 Bảng 1.1. Tài liệu về nhận thực trao quyền và thanh toán 11 Hình 2.1 Kiến trúc phân lớp của phân hệ IMS theo chiều ngang 15 Hình 2.2 Sơ đồ cấu trúc IMS của 3GPP 16 Hình 2.3 Kiến trúc CSCF 17 Hình 2.4 Giao diện Diameter giữa HSS, SLF và các CSCF, giao diện SIP giữa các CSCF 22 Hình 2.5 Kiến trúc MRF 23 Hình 2.7 Mô hình IMS theo ITU-T 30 Hình 2.8 Mô hình IMS của ETSI 31 Bảng 2.1 So sánh giữa các tiêu chuẩn 31 Hình 3.1 Tổng quan lưu đồ đăng ký IMS 35 Bảng 3.1 Thông tin được lưu trước, trong và sau khi quá trình đăng ký 35 Hình 3.4 Môđun nhận dạng các dịch vụ đa phương tiện IP 43 Hình 3.5 Cơ chế đặc biệt GPRS tìm ra P-CSCF 44 Hình 3.6 Cơ chế chung cho việc tìm ra P- CSCF 44 Hình 3.7 Ví dụ minh họa gán S-CSCF 46 Hình 3.8 Đăng kí với người dùng chưa đăng kí 48 Hình 3. 9 Đăng kí lại với người dùng đã được đăng kí 51 Hình 3.10 Xóa đăng kí với người dùng đã được đăng kí 53 Hình 3.11 Xóa đăng kí khởi tạo mạng- hết thời gian đăng kí 55 Hình 3.12 Xóa đăng kí ứng dụng khởi tạo mạng bởi HSS 57 Hình 3.13 Xóa đăng kí ứng dụng khởi tạo mạng bởi S- CSCF 58 Hình 3.14 Các luồng báo hiệu khởi xướng di động 60 Hình 3.15 Thủ tục báo hiệu từ S-CSCF đến S- CSCF (phần 1) 63 Hình 3.16 Thủ tục báo hiệu từ S- CSCF đến S- CSCF (phần 2) 64 Hình 3.17 Thủ tục báo hiệu kết cuối di động (Phần 1) 67 Hình 3.18 Thủ tục báo hiệu kết cuối di động (phần 2) 68 Hình 3.19 Di động khởi tạo giải phóng phiên 71 Hình 3.20 Kiến trúc tính cước IMS offline 74 Bảng 3.2 Bảng tham chiếu các bản tin tính cước offline 75 Hình 3.21 Kiến trúc tính cước IMS online 76 Bảng 3.3 Bảng tham chiếu các bản tin tính cước Online 78 Hình 3.22 Tương quan tính cước IMS 80 Nguyễn ĐăngThái D2004VT1 v Đồ án tốt nghiệp đại học Danh mục hình vẽ và bảng biểu Hình 3.23 Phân phối thông tin tính cước 82 Hình 4.2 Kịch bản cuộc gọi giữa hai UE trong IMS 86 Hình 4.3 Kịch bản mô tả cuộc gọi giữa UE IMS tới thuê bao trong mạng PSTN 87 Hình 4.4 Kịch bản mô tả phiên gọi giữa một thuê bao PSTN/PLMN tới UE IMS 88 88 Nguyễn ĐăngThái D2004VT1 vi Đồ án tốt nghiệp đại học Các ký hiệu và thuật ngữ viết tắt CÁC KÝ HIỆU VÀ THUẬT NGỮ VIẾT TẮT THUẬT NGỮ VIẾT TẮT: Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt 3GPP 3 Generation Partnership Project Dự án hợp tác thế hệ 3 AAA Authentication, Authorization, Accounting Nhận thực trao quyền và thanh toán API Application program interface Giao diện lập trình ứng dụng AS Application Server Server ứng dụng ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền tải không đồng bộ BGCF Breakout gateway controll funtion Chức năng điều khiển cổng chuyển mạng BS Bearer service Dịch vụ mang CAMEL Customized Application for Mobile Network services Enhanced Logic Mạng Logic cao cấp của những ứng dụng CCF Charging Control Function Chức năng điều khiển tính cước CDR Call Detail Record Bản ghi chi tiết cuộc gọi CN Core network Mạng lõi CS Circuit switched Chuyển mạch kênh CSCF Call session control function Chức năng điều khiển phiên cuộc gọi DHCP Dynamic Host Configuration Protocol Giao thức cấu hình host động DNS Domain Name System Hệ thống tên miền ETSI European Telecommunication Standard Institute Viện chuẩn viễn thông châu Âu GGSN Gateway GPRS Support Node Node hỗ trợ GPRS cổng GSM Golbal System for Mobile Hệ thống di động toàn cầu HSS Home subscriber server Server thuê bao nhà I-CSCF Interrogating – CSCF CSCF – truy vấn IETF Internet Engineering Task Force Nhóm đặc trách kĩ thuật Inernet IM IP multimedia Đa phương tiện IP IM CN SS IP Multimedia Core Network Subsystem Phân hệ mạng lõi đa phương tiện IP Nguyễn ĐăngThái D2004VT1 vii Đồ án tốt nghiệp đại học Các ký hiệu và thuật ngữ viết tắt IMS IP Multimedia subsystem Phân hệ đa phương tiện IP IMSI International Mobile Subscriber Identifier Nhận dạng thuê bao di động toàn cầu IP Internet Protocol Giao thức Inernet IP-CAN IP-Connectivity Access Network Mạng truy nhập kết nối IP ISDN Integrated Services Digital Network Mạng số dịch vụ tích hợp ISDN Intergrated Serviec Digital Network Mạng số tích hợp đa dịch vụ ISIM IMS SIM Modul nhận dạng thuê bao IMS ITU-T International Telecommunication Union-Telecommunication Standardization Bureau Tiểu ban chuẩn hoá viễn thông trong Liên minh viễn thông quốc tế MGCF Media Gateway Control Function Chức năng điều khiển cổng phương tiện MGF Media Gateway Function Chức năng cổng phương tiện MMS Multimedia Message Serviec Dịch vụ bản tin đa phương tiện MRFC Multimedia Resource Function Control Bộ điều khiển tài nguyên đa phương tiện MRFP Multimedia Resource Function Process Bộ xử lý tài nguyên đa phương tiện OSA Open services Architecture Kiến trúc dịch vụ mở PCF Policy Control Function Chức năng điều khiển chính sách P-CSCF Proxy – CSCF CSCF-thể quyền PDN Packet Data Network Mạng dữ liệu gói PDP Packet Data Protocol Giao thức dữ liệu gói PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng PSTN Public Switch Telephone Network Mạng điện thoại công cộng RAB Radio Access Bearer Mang truy nhập vô tuyến S- CSCF Serving – CSCF CSCF – phục vụ SBC Session Border Control Điều khiển phiên trung gian SCS Service Capability Server Server có khả năng phục vụ SDP Session Description Protocol Giao thức mô tả phiên SGSN Serving GPRS Support Node Node hỗ trợ GPRS phục vụ Nguyễn ĐăngThái D2004VT1 viii Đồ án tốt nghiệp đại học Các ký hiệu và thuật ngữ viết tắt SGW Signalling Gateway Cổng báo hiệu SIM Subsciber Identifier Modul Khối nhận dạng thuê bao SIP Session Initiation Protocol Giao thức khởi tạo phiên SLF Subscriber Locator Function Chức năng vị trí thuê bao SSF Service Switching Function Chức năng chuyển mạch dịch vụ THIG Topology Hiding Interwork Gateway Cổng tương tác ẩn giao thức UE User Equipment Thiết bị người dùng UMTS Universal Mobile Telecommunication System Hệ thống thông tin di động toàn cầu URL Universal Resource Locator Vị trí tài nguyên toàn cầu USIM UMTS SIM Modul nhận dạng thuê bao UMTS ETSI European Telecommunications Standards Institute Viện chuẩn hoá viễn thông Châu Âu UTRAN Universal Terrestrial Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến toàn cầu CÁC KÝ HIỆU DÙNG TRONG ĐỒ ÁN Cx Điểm tham chiếu giữa một CSCF với một HSS Dx Điểm tham chiếu giữa một I-CSCF với một SLF Gi Điểm tham chiếu giữa GPRS với một mạng dữ liệu gói bên ngoài Gm Điểm tham chiếu giữa một P- CSCF với UE ISC Điểm tham chiếu giữa một CSCF với một server ứng dụng Iu Giao diện giữa RNC với mạng lõi. Nó cũng được coi như một điểm tham chiếu Mb Điểm tham chiếu đến các dịch vụ IPv6 Mg Điểm tham chiếu giữa một MGCF với một CSCF Mi Điểm tham chiếu giữa một CSCF với một BGCF Mj Điểm tham chiếu giữa một BGCF với một MGCF Mk Điểm tham chiếu giữa một BGCF với một BGCF khác Mm Điểm tham chiếu giữa một CSCF với một mạng đa phương tiện IP Mr Điểm tham chiếu giữa một CSCF với một MRCF Nguyễn ĐăngThái D2004VT1 ix Đồ án tốt nghiệp đại học Các ký hiệu và thuật ngữ viết tắt Mw Điểm tham chiếu giữa một CSCF với một CSCF khác Sh Điểm tham chiếu giữa một AS với một HSS Si Điểm tham chiếu giữa một IM-SSF với một HSS Ut Điểm tham chiếu giữa UE và một server ứng dụng (AS) Nguyễn ĐăngThái D2004VT1 x [...]... vậy em chọn đồ án Ứng dụng IMS trong các hệ thống thông tin di động tiên tiến Nội dung của đề tài này giải quyết một số vấn đề cụ thể như tìm hiểu kiến trúc IMS, chức năng các phần tử của IMS, quá trình đăng ký, thiết lập phiên đa phương tiện IMS và xây dựng chương trình mô tả cuộc gọi IMS Nội dung của đồ án gồm các phần sau: Chương 1: Giới thiệu tổng quan về IMS như IMS là gì, lịch sử IMS các yêu cầu... các chức năng sau:  Chọn lựa S- CSCF cho phiên của người sử dụng dựa trên các thông tin sau:  Các khả năng mà người sử dụng yêu cầu  Các khả năng và sự khả dụng của các S- CSCF Nguyễn ĐăngThái D2004VT1 19 Đồ án tốt nghiệp đại học  Chương 2 Kiến trúc IMS Thông tin về cấu hình topo như vị trí của S- CSCF và vị trí của các PCSCF nếu chúng nằm trong cùng một mạng của nhà khai thác với các SCSCF  Các. .. gia tăng tầm quan trọng của lớp ứng dụng Khi các ứng dụng tách biệt nhau và các chức năng chung có thể được cung cấp bởi các mạng IMS cơ sở thì các ứng dụng chạy trên UE sử dụng nhiều kiểu truy nhập khác nhau Nguyễn ĐăngThái D2004VT1 8 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1 Tổng quan về IMS Hình 1.3 Kiến trúc IMS và phân lớp 1.4 Tổng quan về các giao thức chính sử dụng trong IMS 1.4.1 Giao thức khởi tạo phiên... máy di động  Chuyển các yêu cầu SIP khác từ máy di động đền một SIP server (chẳng hạn SCSCF trong mạng nhà của máy di động) P- CSCF xác định SIP server mà nó sẽ chuyển các bản tin đến dựa trên kết quả của quá trình đăng ký SIP Nguyễn ĐăngThái D2004VT1 18 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 2 Kiến trúc IMS  Chuyển các bản tin SIP từ mạng đến máy di động  Thực hiện các thay đổi cần thiết đối với các. .. mạng khác  Đưa ra các CDRs Nguyễn ĐăngThái D2004VT1 20 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 2 Kiến trúc IMS BGCF có thể sử dụng thông tin nhận được từ các giao thức khác hoặc sử dụng thông tin quản lý khi lựa chọn mạng sẽ tương tác 2.2.3 HSS ( Server thuê bao nhà) Đây là cơ sở dữ liệu chung cho tất cả các người dùng, nó chứa cả HLR trong thể thức mạng GPRS Nó chứa các thông tin sau: • Thông tin nhận dạng (số... máy di động trong IMS tại chỗ hay khách Nói một cách khác, P- CSCF tiếp nhận các yêu cầu SIP từ các máy di động hoặc tự mình thực hiện các yêu cầu này hoặc chuyển chúng đến các server khác P- CSCF chứa chức năng điều khiển chính sách (PCF: Plicy Control Function) để điều khiển chính sách liên quan đến cách thức sử dụng các kênh mang trong GGSN Đối với các thuê bao chuyển mạng, P- CSCF được đặt trong. .. phiên: S- CSCF có thể thực hiện các chức năng điều khiển phiên cho người sử dụng có đăng ký Nó có thể hoạt động như một server đại di n hoặc một UA để chuyển tiếp các yêu cầu SIP giữa chủ gọi và bị gọi Nguyễn ĐăngThái D2004VT1 17 Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 2 Kiến trúc IMS  Tương tác với các server ứng dụng: S- CSCF hoạt động như một giao di n giữa các server ứng dụng hay các nền tảng dịch vụ hợp lệ... điện thoại, các địa chỉ SIP, IMSI) • Thông tin an ninh (các khoá nhận thực bí mật) • Thông tin vị trí (SGSN, SRNC, địa chỉ IP) • Thông tin lý lịch người sử dụng (các dịch vụ đăng ký) Nó cũng chịu trách nhiệm để tạo ra thông tin an ninh như các lệnh nhận thực, các khoá toàn vẹn và các khoá mật mã HSS chứa chức năng bộ ghi vị trí nhà / trung tâm nhận thực (HLR/AuC) được định nghĩa trong các phát hành... 2: Tìm hiểu kiến trúc IMS, nghiên cứu các phần tử chức năng cũng như các giao di n bên trong IMS Chương 3: Nghiên cứu quá trình đăng ký và thiết lập phiên đa phương tiện IMS Trong quá trình hoàn thành đồ án em chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy cô giáo trong bộ môn vô tuyến- khoa Viễn thông I và đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo TS Nguyễn Phạm Anh Dũng đã giúp em hoàn thành đồ án. .. nghĩa trong RFC 3261) được thiết kế để hỗ trợ việc thiết lập các phiên đa phương tiện giữa các người sử dụng trên mạng IP Giống như điều khiển cuộc gọi, mục tiêu của SIP RFC là hỗ trợ các chức năng như di động của người sử dụng và chuyển hướng cuộc gọi Một số các mở rộng được định nghĩa trong các RFC bổ sung và trong các khởi thảo của IETF về các vấn đề nh : tương tác SIP/PSTN và SIP cho các bản tin . ĐăngThái D2004VT1 iv Đồ án tốt nghiệp đại học Danh mục hình vẽ và bảng biểu DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU Hình 1.1 Kết nối IMS tùy chọn khi một thuê bao đang chuyển vùng 3 Hình 1.2 Lựa chọn chuyển. Host Configuration Protocol Giao thức cấu hình host động DNS Domain Name System Hệ thống tên miền ETSI European Telecommunication Standard Institute Viện chuẩn viễn thông châu Âu GGSN Gateway. cầu USIM UMTS SIM Modul nhận dạng thuê bao UMTS ETSI European Telecommunications Standards Institute Viện chuẩn hoá viễn thông Châu Âu UTRAN Universal Terrestrial Radio Access Network Mạng truy