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.

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

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU iv

CÁC KÝ HIỆU VÀ THUẬT NGỮ VIẾT TẮT vi

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 3

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

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 83

4.1 Mục đích của các chương trình mô tả 83

4.2 Kịch bản mô tả quá trình đăng ký SIP 83

4.4 Kịch bản mô tả phiên gọi gọi giữa UE IMS tới một thuê bao PSTN/PLMN 85

4.5 Kịch bản mô tả phiên gọi gọi giữa một thuê bao PSTN/PLMN tới UE IMS 86

4.6 Kết luận chương 87

KẾT LUẬN 88

TÀI LIỆU THAM KHẢO 89

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 24

Hình 2.6 Kiến trúc IMS với các giao diện 28

Hình 2.7 Mô hình IMS theo ITU-T 31

Hình 2.8 Mô hình IMS của ETSI 32

Bảng 2.1 So sánh giữa các tiêu chuẩn 32

Hình 3.1 Tổng quan lưu đồ đăng ký IMS 36

Bảng 3.1 Thông tin được lưu trước, trong và sau khi quá trình đăng ký 36

Hình 3.2 Lưu đồ thiết lập phiên IMS mức cao 38

Hình 3.3 Mối quan hệ giữa các nhận dạng người dùng 42

Hình 3.4 Môđun nhận dạng các dịch vụ đa phương tiện IP 44

Hình 3.5 Cơ chế đặc biệt GPRS tìm ra P-CSCF 45

Hình 3.6 Cơ chế chung cho việc tìm ra P-CSCF 46

Hình 3.7 Ví dụ minh họa gán S-CSCF 48

Hình 3.8 Đăng kí với người dùng chưa đăng kí 50

Hình 3 9 Đăng kí lại với người dùng đã được đăng kí 53

Hình 3.10 Xóa đăng kí với người dùng đã được đăng kí 55

Hình 3.11 Xóa đăng kí khởi tạo mạng – hết thời gian đăng kí 58

Hình 3.12 Xóa đăng kí ứng dụng khởi tạo mạng bởi HSS 59

Hình 3.13 Xóa đăng kí ứng dụng khởi tạo mạng bởi S- CSCF 60

Hình 3.14 Các luồng báo hiệu khởi xướng di động 63

Hình 3.15 Thủ tục báo hiệu từ S-CSCF đến S- CSCF (phần 1) 67

Hình 3.16 Thủ tục báo hiệu từ S- CSCF đến S- CSCF (phần 2) 68

Hình 3.17 Thủ tục báo hiệu kết cuối di động (Phần 1) 71

Hình 3.18 Thủ tục báo hiệu kết cuối di động (phần 2) 72

Hình 3.19 Di động khởi tạo giải phóng phiên 75

Hình 3.20 Kiến trúc tính cước IMS offline 78

Bảng 3.2 Bảng tham chiếu các bản tin tính cước offline 79

Hình 3.21 Kiến trúc tính cước IMS online 81

Bảng 3.3 Bảng tham chiếu các bản tin tính cước Online 83

Hình 3.22 Tương quan tính cước IMS 85

Hình 3.23 Phân phối thông tin tính cước 86

Hình 3.24 Cấu hình liên kết nối IMS-CS khi một người dùng IMS gọi một người dùng CS 88

Hình 4.2 Kịch bản cuộc gọi giữa hai UE trong IMS 92

Hình 4.3 Kịch bản mô tả cuộc gọi giữa UE IMS tới thuê bao trong mạng PSTN 93

Hình 4.4 Kịch bản mô tả phiên gọi giữa một thuê bao PSTN/PLMN tới UE IMS 94

CÁC KÝ HIỆU VÀ THUẬT NGỮ VIẾT TẮT

THUẬT NGỮ VIẾT TẮT:

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 bộBGCF Breakout gateway controll funtion Chức năng điều khiển cổng chuyển

mạng

CAMEL Customized Application for

Mobile Network services

Enhanced Logic

Mạng Logic cao cấp của những ứngdụng

CCF Charging Control Function Chức năng điều khiển tính cước

CDR Call Detail Record Bản ghi chi tiết cuộc gọi

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 CN IP Multimedia Core Network Phân hệ mạng lõi đa phương tiện IP

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

ISDN Intergrated Serviec Digital

Network

Mạng số tích hợp đa dịch vụ

ITU-T International Telecommunication

MMS Multimedia Message Serviec Dịch vụ bản tin đa phương tiện

MRFC Multimedia Resource Function

Control

Bộ điều khiển tài nguyên đa phươngtiện

MRFP Multimedia Resource Function

Process Bộ xử lý tài nguyên đa phương tiệnOSA Open services Architecture Kiến trúc dịch vụ mở

PCF Policy Control Function Chức năng điều khiển chính sách

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 cộngPSTN 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

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

Telecommunication System

Hệ thống thông tin di động toàn cầu

URL Universal Resource Locator Vị trí tài nguyên toàn cầu

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

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)

LỜI MỞ ĐẦU

Các mạng viễn thông hiện tại được xây dựng phục vụ cho các dịch vụ riêng lẻ đặctrưng cho mỗi loại mạng Và đối với một mạng bất kỳ không thể cung cấp dịch vụ củamạng khác đặc biệt là các dịch vụ đa phương tiện Mỗi loại mạng đều có những ưuđiểm và nhược điểm căn bản mà chính mạng đó không thể cải thiện được Do vậy xuhướng xây dựng một mạng mới, dựa trên cơ sở kế thừa và phát triển các mạng cũ mà

có thể cung cấp hầu hết các loại dịch vụ hiện tại và cho phép phát triển các dịch vụmới Mạng mới đó được gọi là mạng hội tụ

Mặt khác, về phương diện công nghệ, nhờ ứng dụng các công nghệ chuyển mạchtiên tiến, mạng dữ liệu không ngừng phát triển để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao củangười dùng như luôn phải phát triển công nghệ mới để truyền dữ liệu tốc độ cao hơn,dung lượng lớn hơn Còn mạng thoại thì phát triển ổn định, cách thiết lập cuộc gọikhông khác nhau nhiều so với cách đây vài thập niên và xuất hiện những hạn chế trongviệc sử dụng băng thông đường truyền dẫn đến cước phí cao Từ những phân tích đóngười ta thấy rằng xu hướng xây dựng mạng thế hệ kế tiếp- NGN là tất yếu Có nhiềugiải pháp pháp để xây dựng mạng NGN, trong đó giải pháp về Phân hệ IMS là mộtgiải pháp tương đối toàn diện để tiến đến một mạng hội tụ trên IP Chính vì 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 trúcIMS, chức năng các phần tử của IMS, quá trình đăng ký, thiết lập phiên đa phươngtiện 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 tậntình 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 cóhạn nên đề tài chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được sựphê bình, đóng góp chân thành của thầy cô và các bạn

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ IMS 1.1 Tổng quan về IMS

Phân hệ đa phương tiện IP là một tập các đặc điểm kỹ thuật mô tả trong kiến trúcmạng thế hệ tiếp theo (NGN) cho việc thực thi các dịch vụ đa phương tiện và thoại dựatrên IP IMS định nghĩa một kiến trúc và cơ cấu hoàn chỉnh cho phép hội tụ thoại, hìnhảnh, dữ liệu và các công nghệ mạng di động dựa trên cơ sở hạ tầng dựa IP Nó hoànthiện lỗ hổng giữa hai mô hình truyền thông thành công nhất, đó là công nghệ tế bào

và Internet Bạn có bao giờ hình dung được rằng bạn có thể lướt Web, chơi gameonline hoặc tham gia một hội nghị video quan trọng cho dù bạn đang ở đâu và sửdụng các thiết bị cầm tay 3G như thế nào? Đó là một viễn cảnh của IMS, cung cấp truynhập di động cho tất cả các dịch vụ mà Internet cung cấp

1.2 Lịch sử của IMS

IMS được định nghĩa đầu tiên bởi 3GPP, nó là sự thỏa thuận hợp tác giữa mộtthành viên của chuẩn viễn thông, như là phần của các chuẩn làm việc hỗ trợ cho mạngGSM và công nghệ sóng vô tuyến phát triển IMS đã được giới thiệu đầu tiên trong3GPP Phiên bản 5, trong đó “Giao thức khởi tạo phiên SIP”, được định nghĩa bởinhóm đặc trách kỹ thuật về Internet (IETF) được chọn làm giao thức chính cho IMS.Hơn thế, IMS đã được cải tiến trong Phiên bản 6 và 7 của 3GPP bao gồm thêm cáctính năng như quản lý nhóm, liên kết nối với WLAN và các hệ thống dựa trên CS, truynhập băng rộng cố định

Các tổ chức khác như 3GPP2, cũng chuẩn hóa IMS 3GPP2 được tạo ra để pháttriển các hệ điều hành liên hệ thống viễn thông của Bắc Mỹ và mạng di động Châu Áthành hệ thống thế hệ thứ 3 Hai mạng IMS này được định nghĩa bởi hai tổ chức là khágiống nhau nhưng không hoàn toàn 3GPP2 thêm sự điều chỉnh thích hợp cho một vàichi tiết riêng của họ Tuy nhiên mục đích của cả hai tổ chức là để đảm bảo ứng dụngIMS sẽ làm việc tương thích trên cơ sở hạ tầng mạng khác nhau

Thêm vào đó ngoài 3GPP và 3GPP2, liên minh di động mở (OMA) đóng một vaitrò quan trọng trong đưa ra và phát triển các chuẩn dịch vụ của IMS Các dịch vụ đượcđịnh nghĩa bởi OMA được xây dựng trên cơ sở hạ tầng IMS, như bản tin nhanh (IM),dịch vụ hiện thời, và dịch vụ quả lý nhóm…

1.3 Các yêu cầu kiến trúc

1.3.1 Kết nối IP

Yêu cầu cơ bản là một khách hàng phải có một kết nối IP để truy nhập tới các dịch

vụ IMS Thêm vào đó, phải sử dụng cho IPv6 Kết nối IP có thể đạt được từ mạng nhà

và từ mạng khách Phần bên trái của hình 1.1 đưa ra một tùy chọn trong đó thiết bị

người dùng (UE) có một địa chỉ IP từ một mạng khách Trong mạng hệ thống viễnthông di động toàn cầu (UMTS) điều đó có nghĩa là các mạng truy nhập qua mạng vôtuyến (RAN), SGSN (node hỗ trợ dịch vụ GPRS) và GGSN (node hỗ trợ cổng GPRS)được đặt trong mạng khách khi người dùng đang chuyển vùng ở mạng khách.

Hình 1.1 Kết nối IMS tùy chọn khi một thuê bao đang chuyển vùng

Phần bên phải của hình 1.1 đưa ra tùy chọn trong đó UE có một địa chỉ IP từ mạngnhà Trong mạng UMTS điều đó có nghĩa là RAN và SGSN được đặt ở mạng kháchkhi một thuê bao được chuyển vùng tới mạng khách Rõ ràng rằng khi người sử dụng

ở mạng nhà, toàn bộ các phần tử cần thiết và kết nối IP đều có ở mạng nhà

Cần phải chú ý rằng một thuê bao có thể chuyển vùng và có các kết nối IP từ mạngnhà như được chỉ ra trong hình Điều này sẽ cho phép các người dùng sử dụng cácdịch vụ IMS mới, hấp dẫn ngay cả khi họ chuyển vùng tới một vùng không có mạngIMS nhưng cung cấp kết nối IP Theo lý thuyết, có thể triển khai một mạng IMS trongmột vùng hoặc một đất nước riêng biệt và sử dụng chuyển vùng GPRS với các kết nốikhách hàng tới mạng nhà Trong thực tế điều này khó có thể xảy ra bởi vì khả năngđịnh tuyến không đủ mạnh Sau khi đã xem xét việc định tuyến các gói thoại RTP(giao thức truyền tải thời gian thực) từ Mỹ tới châu Âu và ngược lại Tuy nhiên khi cácnhà vận hành mạng bắt đầu xây dựng các mạng IMS hoặc trong pha đầu tiên khi họđưa ra các dịch vụ đa phương tiện thời gian gần thực hoặc không thực thì mô hìnhtriển khai này là rất quan trọng

1.3.2 Truy nhập độc lập

IMS được thiết kế độc lập truy nhập do đó các dịch vụ IMS có thể được cung cấptrên bất kỳ mạng kết nối IP nào (Ví dụ., GPRS, WLAN, Đường dây thuê bao số truynhập băng rộng) Đáng tiếc là, Các chỉ tiêu kỹ thuật IMS phiên bản 5 chứa một số đặctính đặc trưng của GPRS Trong phiên bản 6 (Ví dụ., GPRS) các vấn đề truy nhập cụthể sẽ tách biệt với các miêu tả lõi IMS 3GPP sử dụng " Mạng truy nhập kết nối IP"ứng với tập hợp các thực thể mạng và các giao diện cung cấp truyền tải kết nối truyềntải IP cơ sở giữa UE và các thực thể IMS

1.3.3 Đảm bảo chất lượng dịch vụ cho các dịch vụ đa phương tiện IP

Trong Internet công cộng, Các khoảng trễ có xu hướng cao và biến động, nhiều góiđến không theo thứ tự và nhiều gói bị mất hoặc bị loại bỏ Điều này sẽ không xẩy ratrong IMS Các mạng truyền tải và truy nhập cơ sở cùng với IMS cung cấp chất lượngdịch vụ từ đầu cuối đến đầu cuối (QoS)

Thông qua IMS, UE thương lượng dung lượng, tốc độ, và yêu cầu QoS trong quátrình thiết lập phiên SIP “giao thức khởi tạo phiên” hoặc thủ tục thay đổi phiên UE cóthể thương lượng các tham số như:

 Kiểu phương tiện, hướng của lưu lượng

 Kiểu tốc độ bít phương tiện, kích cỡ gói, tần số truyền tải gói

 Cách sử dụng tải trong RTP cho các loại phương tiện

 Thích ứng băng thông

Sau khi thương lượng các tham số tại mức ứng dụng, Các UE dành tài nguyênthích hợp từ mạng truy nhập Khi tạo ra được chất lượng đầu cuối đến đầu cuối QoS,các UE mã hóa và đóng gói từng loại phương tiện riêng biệt với một giao thức thíchhợp (ví dụ., RTP) và gửi những gói phương tiện này tới mạng truy nhập và truyền tảimạng bằng cách sử dụng một giao thức lớp truyền tải (ví dụ., TCP hoặc UDP) trên IP.Giả sử rằng các nhà vận hành mạng thương lượng thỏa thuận mức dịch vụ để đảm bảomức QoS trên đường trục liên kết nối

1.3.4 Điều khiển chính sách IP đảm bảo dùng đúng các tài nguyên phương tiện.

Điều khiển chính sách IP có nghĩa là khả năng trao quyền và điều khiển việc sửdụng lưu lượng kênh mang dành cho phương tiện IMS, dựa trên các tham số báo hiệutại phiên IMS Điều này yêu cầu sự tác động lẫn nhau giữa mạng truy nhập kết nối IP

và IMS Ý nghĩa của sự thiết lập tác động lẫn nhau có thể chia thành ba loại khácnhau:

 Phần tử điều khiển chính sách có thể xác nhận các giá trị thương lượng trong báohiệu SIP được sử dụng khi kích hoạt các kênh mang cho lưu lượng phương tiện.Điều này cho phép nhà vận hành khẳng định rằng tài nguyên kênh mang của mạng

đó không bị lạm dụng (ví dụ, địa chỉ IP nguồn và đích, băng thông trong mức kênhmang được sử dụng giống như giai đoạn thiết lập phiên SIP)

 Phần tử điều khiển chính sách có thể ép buộc khi lưu lượng phương tiện giữa cácđiểm của một phiên SIP bắt đầu hoặc kết thúc Nó có thể ngăn chặn việc sử dụngkênh mang cho đến khi thiết lập phiên hoàn thành và cho phép lưu lượng bắt đầuhoặc dừng đồng bộ với việc bắt đầu hoặc dừng tính cước một phiên trong IMS

 Phần tử điều khiển chính sách có thể xác nhận các thông báo khi dịch vụ mạng truynhập kết nối IP bị sửa đổi, treo hoặc xóa kênh mang của một người sử dụng đangkết hợp với một phiên Điều này cho phép IMS nhả phiên gọi ra ví dụ khi người sửdụng không còn trong vùng bao phủ

1.3.5 Truyền thông đảm bảo

Bảo mật là yêu cầu cơ bản trong mỗi hệ thống viễn thông và IMS không phải làngoại lệ IMS cung cấp ít nhất môt mức bảo mật giống như GPRS và các mạng chuyểnmạch kênh: ví dụ IMS đảm bảo rằng mọi người dùng được nhận thực trước khi họ cóthể sử dụng các dịch vụ, và người dùng có thể yêu cầu riêng khi đã được kết nối mộtphiên

1.3.6 Sắp xếp tính cước

Kiến trúc IMS cho phép các mô hình tính cước khác nhau để sử dụng bao gồm khảnăng tính cước chỉ bên gọi hoặc tính cước cả bên gọi và bên bị gọi dựa trên các tàinguyên đã được sử dụng trong lớp truyền tải Sau này cước có thể tính toàn bộ cho bêngọi trong phiên mức IMS: đó là, có thể sử dụng các kế hoạch tính cước khác nhau tạilớp truyền tải và lớp IMS Tuy nhiên, một nhà vận hành quan tâm có thể bị hấp dẫnbởi các thông tin tính cước nảy sinh tại lớp tính cước truyền tải và IMS (dịch vụ và nộidung) Khả năng này sẽ được cung cấp nếu một nhà vận hành tận dụng được một điểmtham chiếu điều khiển chính sách Các kỹ thuật tính cước tương quan được miêu tả chitiết hơn trong chương 3 của đồ án

Bởi vì các phiên IMS có thể bao gồm các thành phần đa phương tiện (ví dụ: âmthanh và hình ảnh), do vậy yêu cầu IMS cung cấp các phương tiện tính cước trên mỗithành phần tử truyền thông

Điều này cho phép một khả năng tính cước bên bị gọi nếu bị gọi thêm vào mộtthành phần truyền thông mới trong một phiên Nó cũng yêu cầu các mạng IMS khácnhau có thể trao đổi các thông tin trong tính cước đang được sử dụng trong phiên hiện

Kiến trúc IMS hỗ trợ khả năng tính cước online và offline Tính cước online là quátrình tính cước mà thông tin tính cước có thể tác động thời gian thực đến dịch vụ đượcđưa ra và do vậy hoạt động trực tiếp với điều khiển phiên hoặc dịch vụ Thực tế mộtnhà vận hành có thể kiểm tra tài khoản của người dùng trước khi cho phép người dùng

đó tham gia một phiên và dừng phiên khi tài khoản đã hết.Các dịch vụ trả tiền trước làcác ứng dụng cần thiết đối với khả năng tính cước online Tính cước offline là một quátrình tính cước mà thông tin tính cước không tác động thời gian thực tới các dịch vụđưa ra Đây là mô hình truyền thống trong đó thông tin tính cước được thu thập trongmột giai đoạn riêng và vào cuối giai đoạn đó nhà vận hành mạng sẽ gửi hóa đơn tớikhách hàng

1.3.7 Hỗ trợ chuyển vùng

Từ quan điểm của người sử dùng điều quan trọng là phải được truy nhập tới dịch

vụ bất kể họ đang ở vị trí địa lý nào.Tính năng chuyển vùng làm cho việc sử dụng cácdịch vụ là có thể thực hiện được, kể cả người sử dụng đó có đang nằm trong vị trí địa

lý của mạng nhà hay không Đoạn 1.3.1 đã miêu tả hai trường hợp của chuyển vùng cụthể là chuyển vùng GPRS và chuyển vùng IMS Bên cạnh hai loại chuyển vùng nàytồn tại một loại chuyển vùng CS-IMS Chuyển vùng GPRS là khả năng truy nhập IMSkhi mạng khách cung cấp RAN và GGSN và mạng nhà cung cấp GGSN và IMS Môhình chuyển vùng IMS ứng với một cấu hình mạng trong đó mạng khách cung cấp kếtnối IP (ví dụ như RAN, GPRS, GGSN) và điểm vào IMS (ví dụ như P-CSCF) vàmạng nhà cung cấp phần còn lại của các chức năng IMS Lợi ích chính của mô hìnhchuyển vùng này so với mô hình chuyển vùng GPRS là sử dụng tối ưu các tài nguyênmặt phẳng người dùng Chuyển vùng giữa miền IMS và miền CS CN ứng với chuyểnvùng liên miền giữa IMS và CS Khi một người sử dụng không được đăng ký hoặckhông đến được một miền trong một phiên có thể được định tuyến tới miền khác Điềuquan trọng là phải lưu ý rằng cả hai miền CS CN và miền IMS có các dịch vụ riêngcủa nó và không thể sử dụng từ miền khác Nhiều dịch vụ tương tự và khả dụng trong

cả hai miền (ví dụ: Thoại qua IP trong IMS và điện thoại trong CS CN) Hình 1.2 chỉ

ra các trường hợp chuyển vùng IMS/CS khác nhau

Hình 1.2 Lựa chọn chuyển vùng IMS/CS

1.3.8 Liên kết nối với các mạng khác

Rõ ràng là IMS không thể được triển khai trên thế giới vào cùng một thời điểm.Hơn nữa, mọi người không thể thay đổi thiết bị kết cuối hoặc sự đăng ký thuê bao điệnthoại một cách nhanh chóng Điều này nảy sinh một vấn đề làm thế nào để kết nốiđược tới người dùng bất kể loại đầu cuối nào họ có, hoặc bất kể nơi nào họ sống Đểtrở thành một kiến trúc và công nghệ mạng truyền thông thành công IMS phải có khảnăng kết nối tới nhiều khách hàng nhất có thể

Do vậy, IMS hỗ trợ các kết nối với các người dùng PSTN, ISDN, di động vàInternet Thêm nữa, nó phải có khả năng hỗ trợ các phiên với ứng dụng Internet

1.3.9 Mô hình điều khiển dịch vụ

Trong các mạng di động 2G điều khiển dịch vụ khách vẫn đang được sử dụng.Điều này có nghĩa là, khi một thuê bao chuyển vùng, một thực thể trong mạng kháchcung cấp dịch vụ và điều khiển lưu lượng cho người dùng Trong 2G thực thể nàyđược gọi là một trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động khách Trước khi phiên bản 5

ra đời cả hai mô hình điều khiển dịch vụ nhà và khách đều được hỗ trợ Việc hỗ trợ hai

mô hình yêu cầu mọi vấn đề có nhiều hơn một giải pháp, hơn nữa, điều này còn làmgiảm số các giải pháp kiến trúc tối ưu, vì một giải pháp đơn giản không thể đáp ứng

cả hai mô hình Việc hỗ trợ hai mô hình này có nghĩa là phải thêm các mở rộng chocác giao thức nhóm đặc trách kỹ thuật về Internet (IETF) và gia tăng các công việc liênquan trong đăng ký và lưu lượng phiên Điều khiển dịch vụ khách đã bị yếu đi bởi vì

nó đã là giải pháp phức tạp và không cung cấp bất kỳ vài giá trị gia tăng đáng kể nào

chuyển vùng giữa các nhà vận hành Phát triển dịch vụ chậm hơn khi cả mạng khách

và mạng nhà đều cần phải hỗ trợ các dịch vụ giống nhau Mặt khác các thuê baochuyển vùng có thể có một vài giảm sút về chất lượng dịch vụ Thêm vào số lượng cácđiểm tham chiếu liên vận hành gia tăng, yêu cầu những giải pháp phức tạp hơn (ví dụbảo mật và tính cước) Vì vậy điều khiển dịch vụ mạng nhà được lựa chọn; điều đó cónghĩa là các thực thể truy nhập tới cơ sở dữ liệu thuê bao và tương tác trực tiếp tới mặtphẳng dịch vụ luôn đặt ở mạng nhà của người sử dụng

1.3.10 Phát triển dịch vụ

Tầm quan trọng của mặt phẳng dịch vụ có thể mở rộng và khả năng để đưa ra cácdịch vụ mới nhanh chóng, điều đó có nghĩa là các phương pháp cũ của việc chuẩn hóahoàn toàn các dịch vụ viễn thông, các ứng dụng và các dịch vụ bổ sung là không đượcchấp nhận nữa Do đó 3GPP chuẩn hóa các khả năng dịch vụ để hỗ trợ thoại, hình ảnh,

đa phương tiện, các bản tin, chia sẻ tệp (file), truyền số liệu và các dịch vụ bổ sung cơbản trong IMS

Trong nhiều trường hợp khó có thể phân biệt được chức năng giữa các lớp cao hơn

và lớp thấp Phương pháp phân lớp nhằm vào sự phụ thuộc nhỏ nhất giữa các lớp Lợiích của đặc điểm này là việc mở rộng các mạng truy nhập mới cho hệ thống sau nàytrở nên thuận tiện Mạng WLAN truy nhập tới IMS trong phiên bản 6 của 3GPP,WLAN truy nhập tới IMS sẽ kiểm tra xem sự phân lớp sẽ thực hiện tốt như thế nào? Phương pháp phân lớp gia tăng tầm quan trọng của lớp ứng dụng Khi các ứngdụng 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

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 SIP

Giao thức khởi tạo phiên (được định nghĩa trong RFC 3261) được thiết kế để hỗ trợviệc thiết lập các phiên đa phương tiện giữa các người sử dụng trên mạng IP Giốngnhư điều khiển cuộc gọi, mục tiêu của SIP RFC là hỗ trợ các chức năng như di độngcủa người sử dụng và chuyển hướng cuộc gọi Một số các mở rộng được định nghĩatrong các RFC bổ sung và trong các khởi thảo của IETF về các vấn đề như: tương tácSIP/PSTN và SIP cho các bản tin tức thời và phát hiện sự có mặt Hiện nay SIP hỗ trợmột số dịch vụ cơ bản sau:

 Thiết lập cuộc gọi đa phương tiện

 Di động người sử dụng

 Các dịch vụ bổ sung (giữ cuộc gọi, chuyển hướng cuộc gọi ).

 Nhận thực và thanh toán

 Truyền bản tin thống nhất

 Truyền bản tin tức thời và phát hiện sự có mặt

Mặc dù SIP có thể đảm bảo tất cả các dịch vụ nói trên, R5 hiện nay chưa địnhnghĩa các kịch bản cho chúng Chẳng hạn hội nghị đa phương tiện sẽ chỉ có trong R6.Tuy nhiên điều này không báo trước rằng nhà khai thác hay nhà cung cấp sẽ đưa ranhư một dịch vụ giá trị gia tăng

Lợi ích của việc sử dụng SIP làm giao thức báo hiệu chính trong IMS như sau:

 Báo hiệu SIP đầu cuối đầu cuối giữa các người sử dụng IP di động và cố định

 Các Internet IP có thể cung cấp các dịch vụ giá trị ra tăng cho người sửdụng di động

 SIP được thiết kế như một giao thức IP, vì thế nó thích hợp tốt với các giao thức

IP và các dịch vụ khác

 SIP đơn giản và tương đối dễ thực hiện

 Hiện nay trong R5 SIP cung cấp các khả năng chính đến quản lý các cuộctruyền thông đa phương tiện sau đây:

- Xác định vị trí hiện thời của người sử dụng đích (nhận phương tiện)

- Xác định xem một người sử dụng có định tham gia phiên hay không?

- Xác định các khả năng đầu cuối người sử dụng

- Thiết lập phiên

- Quản lý phiên Bao gồm: thay đổi các thông số của phiên, yêu cầu cácchức năng để cung cấp các dịch vụ cho một phiên và kết thúc phiên.Ích lợi được liệt kê đầu tiên trên đây là có tầm quan trọng đặc biệt Khi các thuêbao di động bắt đầu sử dụng các dịch vụ dựa trên một hạ tầng IP, chúng có thể muốnthông tin với các đường Internet cố định Được mô tả như trong hình 1.4 sau:

Người sử dụng máy tính

`

Internet IMS

Iu

Hình 1.4 Báo hiệu SIP từ đầu cuối đến đầu cuối

SIP là giao thức chuẩn do IETF đưa ra nhằm mục đích thực hiện một hệ thống cókhả năng truyền qua môi trường mạng IP Nó được định nghĩa như một client-servertrong đó các yêu cầu được bên gọi (client) đưa ra và bên bị gọi (server) trả lời nhằmđáp ứng yêu cầu của bên gọi SIP sử dụng một số kiểu bản tin và trường khởi đầugiống HTTP Về cơ bản SIP là một giao thức hướng văn bản và gần giống với giaothức HTTP nhưng nó không phải là một sự mở rộng của HTTP Trong kiến trúc phân

hệ IMS giao thức SIP được sử dụng để thiết lập, duy trì và kết thúc các phiên đa

phương tiện trong mạng lõi trên các giao diện Mg, Mw, Mm, Mi, Mj, và Mk

1.4.2 Giao thức Diameter

Các chức năng của AAA theo IETF nó bao gồm các chức năng nhận thực traoquyền và thanh toán cho mạng truy nhập Dự án 3GPP khuyến nghị sử dụngDIAMETER cung cấp chức năng thanh toán sau đây trong các phân hệ IMS

 Hỗ trợ cho IPv6

 Tương thích với RADIUS

 Hỗ trợ đại diện tường minh

mạng DIAMETER

RADIUS/DIAMETER

Ứng dụng IPv4 Mobile

Diameter Dịch vụ AAA cho MIPv4

Lý lịch truyền tải AAA Sử dung TCP và SCTP cho AAA

Ứng dụng EAP Diameter Sử dụng DIAMETER cho cung cấp giao thức nhận thựcmở rộng (EAP) tới những người sử dụng PPP.Ứng dụng quy tắc bản tin

gốc DIAMETER Truyền tải các xác nhận X 509 giữa các điểm của DIAMETER

Giao thức cơ sở DIAMETER không cung cấp đầy đủ chức năng AAA mà nó được

phối hợp với những giao thức khác Ví dụ: một server truy nhập mạng NAS sẽ đòi hỏi

hỗ trợ giao thức DIAMETER cũng như các ứng dụng truy nhập mạng DIAMETER.Giao thức cơ sở hỗ trợ quản lý phiên và truyền dẫn các cặp giá trị thuộc tính AVP(attribute value pairs) giữa các đối tác đồng cấp Ngoài ra nó cũng đưa ra một nhómcác lệnh cơ sở để xử lý việc tính cước đơn giản DIAMETER hỗ trợ làm tăng thêm độtin cậy bằng việc sử dụng tìm kiếm động đồng cấp Một miền sẽ có cấu hình với haiserver DIAMETER một dùng cho dự phòng một dùng cho hoạt động

Trong IMS, giao thức Diameter được sử dụng để nhận thực trao quyền và thanhtoán đối với người dùng IMS SIP được lựa chọn làm báo hiệu trong mạng lõi IMS vàgiao thức Diameter được sử dụng cho nhận thực trao quyền và thanh toán Ngoài haigiao thức cơ bản trên, trên các giao diện giữa các phần tử mạng lõi IMS với các phần

tử ngoài có thể sử dụng một số giao thức khác H248 MEGACO, giao thức truyền tảithời gian thực RTP, MAP…

CHƯƠNG 2: KIẾN TRÚC IMS 2.1 Cấu trúc phân lớp IMS

IMS là một chuẩn dựa trên mạng viễn thông toàn IP, nó sử dụng cả mạng có dây vàkhông dây hiện tại với sự đa dạng các dịch vụ đa phương tiện bao gồm: audio, video,thoại, văn bản, và dữ liệu Các dịch vụ dựa trên IMS có thể được phân chia thành baloại sau:

 Dịch vụ Non real time như dịch vụ tin nhắn đa phương tiện và phân phối nội dung

đa phương tiện

 Dịch vụ Near real time ví dụ như Push to talk qua mạng thông tin di động tổ ong vàdịch vụ chơi Game

 Dịch vụ Real time như thoại, audio hoặc video, hội nghị dựa trên nền chuyển mạchgói

Những dịch vụ này có thể được dễ dàng qua các dịch vụ cùng loại như các dịch vụhiện tại và dịch vụ quản lý danh sách nhóm

Mạng di động và cố định có thể được hội tụ trên nền tảng IMS hoàn toàn IP Đểthấy được xu hướng đó, một mạng IMS được định nghĩa trong một kiến trúc mặtphẳng ngang, mà bao gồm 3 lớp chức năng:

Lớp đầu tiên là lớp truyền tải thực hiện truyền tải dung lượng báo hiệu và cácluồng phương tiện Lớp này bao gồm các switch, router và các thực thể xử lý phươngtiện (ví dụ: Media Gateway, Media Server) được sử dụng cho cả mạng đường trục vàmạng truy nhập Các người dùng của mạng IMS có thể kết nối thông qua sự đa dạng vềmạng truy nhập và kỹ thuật bao gồm cả mạng không dây và có dây Một vài người sửdụng có thể kết nối trực tiếp tới IMS thông qua mạng dựa trên IP, người dùng khác cóthể kết nối gián tiếp với mạng IMS thông qua PSTN Mỗi một kiểu kết nối trên tới mạngIMS đều được thực hiện dễ dàng bởi các phần tử logic trong lớp truyền tải Như là mộtlớp truy nhập không phụ thuộc mạng, một IMS có thể kết nối đến nhiều loại mạng khácnhau hiện có:

 Mạng di động thế hệ 3 (3G UMTS)

 Mạng di động thế hệ 2,5 (2,5G GPRS)

 Các mạng IP hiện nay như WLAN, WiMax

 PSTN qua Gateway

 Mạng cố định của các khu dân cư (DSL) và cable băng rộng

 Mạng cố định của khu kinh doanh qua IP Centrex…

Mục đích của lớp truyền tải là bảo vệ các lớp cao hơn của IMS từ các công nghệ mạngtruy nhập phức tạp trong việc nhận và gửi báo hiệu, phương tiện từ thiết bị Các phần tửmạng trong lớp truyền tải IMS cung cấp một giao diện chung tới lớp điều khiển và khôngquan tâm tới mạng truy nhập Các phần tử này chịu trách nhiệm biên dịch các giao thức từmạng kết nối thành các giao thức cần thiết tác động với mạng lõi IMS.

Lớp thứ hai trong kiến trúc IMS là lớp điều khiển Bao gồm các phần tử củamạng báo hiệu (ví dụ: CSCF, HSS, MGCF…) để hỗ trợ điều khiển phiên chung,điều khiển phương tiện và chức năng điều khiển truy nhập qua các giao thức báohiệu như SIP, Diameter, H248 Lớp điều khiển là mạng lõi của IMS, với viễn thông

nó thực sự điều khiển hiệu quả cho các thiết bị của người sử dụng kết nối tới nhiềukiểu mạng truy nhập Lớp này cũng bao gồm server thuê bao nhà (HSS) để lưu trữthông tin như vị trí vật lý của các người dùng, phân phát tài nguyên và dữ liệu bảomật có liên quan

Lớp thứ 3 trong kiến trúc IMS là lớp ứng dụng Lớp này bao gồm các Server ứngdụng như server ứng dụng SIP, Server truy nhập dịch vụ mở bên thứ 3 và các điểmđiều khiển dịch vụ mở kế thừa IMS điều khiển dịch vụ thông qua mạng thuê bao nhà

và các thành phần của mạng báo hiệu được phân phối trong lớp dịch vụ và lớp điềukhiển Những thuê bao khả thi này có thể nhận dữ liệu cùng loại các dịch vụ trong khichúng chuyển giao

Hình 2.1 Kiến trúc phân lớp của phân hệ IMS theo chiều ngang

Khi đưa ra một cấu trúc mạng lõi đơn của một mạng lõi cấu trúc theo chiềungang cho bất kỳ một loại mạng truy nhập và dịch vụ khác nhau, kiến trúc phân hệIMS mang lại lợi thế xoá bỏ kiến trúc dịch vụ theo chiều dọc truyền thống, mà nónhân đôi các chức năng tương tự nhau (ví dụ: điều khiển phiên, tính cước) cho mỗikiểu truy nhập và dịch vụ Kiến trúc phân hệ IMS tạo lập một nguồn tài nguyênchia sẻ hấp dẫn và cơ hội cho việc tiết kiệm chi phí cho nhà khai thác mạng và nhàcung cấp dịch vụ

2.2 Cấu trúc chức năng IMS

IMS cung cấp tất cả các thực thể mạng và các thủ tục để hỗ trợ thoại thời gian thực

và các ứng dụng IP đa phương tiện Nó sử dụng SIP để hỗ trợ báo hiệu và điều khiểncho các dịch vụ thời gian thực

3GPP, ETSI và diễn đàn Parlay định nghĩa cấu trúc chức năng của IMS như hình

vẽ sau:

Hình 2.2 Sơ đồ cấu trúc IMS của 3GPP

IMS trong NGN thực hiện 3 chức năng chính:

 Hội tụ mạng di động và mạng cố định

 Hội tụ dịch vụ Cung cấp dịch vụ truyền thông đa phương tiện trên nền gói IP

 Hội tụ đầu cuối

2.2.1 Chức năng điều khiển phiên cuộc gọi (CSCF)

Thực thể chức năng chính trong IMS là chức năng điều khiển phiên cuộc gọi(CSCF: Call Session Control Function) CSCF là một SIP server CSCF có thể có một

số vai trò khác nhau khi được sử dụng trong phân hệ đa phương tiện IP Nó có thể hoạtđộng như một Proxy- CSCF (P- CSCF), như một Serving- CSCF (S- CSCF), và có thểnhư một Interrogating- CSCF (I- CSCF) Hình sau thể hiện kiến trúc CSCF với cácgiao diện của nó

2.2.1.1 S- CSCF (CSCF phục vụ)

S- CSCF là bộ não của IMS, nó được đặt ở mạng nhà Nghĩa là báo hiệu cuộc gọikhởi xướng từ máy di động được định tuyến qua mạng nhà của người sử dụng Chẳnghạn một thuê bao Việt Nam chuyển mạng vào Trung Quốc sau đó gọi đến một thuêbao tại Úc, báo hiệu cuộc gọi này sẽ phải đi qua mạng của thuê bao nhà của nó tại ViệtNam Cách thực hiện này cho phép nhà khai mạng có thể thoả thuận các bản tin tínhcước với nhà khai thác mạng khách cho từng thuê bao Tất nhiên điều này chỉ liên

quan đến báo hiệu, còn lưu lượng cuộc gọi vẫn được định tuyến IP giữa các GGSN củacác mạng Trung Quốc và Úc Nó thực hiện các dịch vụ điều khiển phiên và đăng kýcho các UE Khi UE tham gia một phiên, S- CSCF duy trì trạng thái của phiên này vàtương tác với các nền tảng dịch vụ khác và các chức năng tính cước mà nhà khai thácmạng cần thiết để hỗ trợ dịch vụ.

 Nhận thực: Nhận thực các người sử dụng bằng sơ đồ nhận thực và thoả thuậnkhoá của IMS (IMS AKA: IMS Authentication and Key Agreement)

 Tải xuống từ HSS: Các thông tin về người sử dụng và số liệu liên quan đến dịch

vụ trong quá trình đăng ký hoặc xử lý yêu cầu của một người sử dụng không cóđăng ký

 Định tuyến: Định tuyến kết cuối lưu lượng tại máy di động đến P- CSCF vàđịnh tuyến lưu lượng khởi xướng từ máy di động đến I- CSCF, BGCF hay AS

 Điều khiển phiên: S- CSCF có thể thực hiện các chức năng điều khiển phiêncho người sử dụng có đăng ký Nó có thể hoạt động như một server đại diệnhoặc một UA để chuyển tiếp các yêu cầu SIP giữa chủ gọi và bị gọi

 Tương tác với các server ứng dụng: S- CSCF hoạt động như một giao diện giữacác server ứng dụng hay các nền tảng dịch vụ hợp lệ Nó có thể quyết định khinào cần định tuyến các yêu cầu và trả lời đến một AS đặc thù để xử lý tiếp.

 Biên dịch số E.164 vào SIP URI bằng cơ chế cách sử dụng tên miền Biên dịchnày là cần thiết bởi vì định tuyến báo hiệu SIP trong IMS chỉ sử dụng SIP URI

 Giám sát các định thời đăng ký, có thể huỷ bỏ đăng ký khi cần thiết

 Chọn lựa một trung tâm báo khẩn khi nhà khái thác hỗ trợ các phiên báo khẩnIMS Đây là tính năng của R6

 Thực hiện kiểm soát phương tiện: S- CSCF có khả năng kiểm tra nội dung tảitin của SDP và kiểm tra xem nó có chứa các kiểu phương tiện hay không Khi

đề nghị SDP không phù hợp với chính sách hay đăng ký thuê bao của người sửdụng, S- CSCF từ chối yêu cầu và gửi báo lỗi SIP 488

 Duy trì các bộ định thời phiên: R5 không cung cấp phương tiện này cho đạidiện trạng thái về trạng thái của phiên R6 sửa chữa khiếm khuyết này bằngcách đưa ra các bộ định thời phiên Nó cho phép S- CSCF phát hiện và giảiphóng các tài nguyên đã sử dụng hết bằng cách treo các phiên

 Tạo lập CDR (Call Detail Record: bản ghi chi tiết cuộc gọi): Gửi thông tin liênquan đến tính cước cho CCF để tính cước không trực tuyến và đến các hệ thốngtính cước trực tuyến (OCS) để tính cước trực tuyến

2.2.1.2 P- CSCF (CSCF đại diện)

P- CSCF là điểm tiếp xúc đầu tiên của 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 tựmình thực hiện các yêu cầu này hoặc chuyển chúng đến các server khác P- CSCFchứa chức năng điều khiển chính sách (PCF: Plicy Control Function) để điều khiểnchính sách liên quan đến cách thức sử dụng các kênh mang trong GGSN Đối với cácthuê bao chuyển mạng, P- CSCF được đặt trong mạng khách, đặc biệt là nó được đặttrong GGSN của mạng mà từ đó thuê bao nhận được dịch vụ P- CSCF thực hiện cácchức năng cụ thể sau:

 Chuyển yêu cầu SIP REGISTER từ máy di động đến mạng nhà của máy diđộng Nếu mạng nhà có sử dụng I- CSCF, thì P- CSCF sẽ gửi yêu cầu SIP nàyđến I- CSCF Trái lại nó sẽ gửi yêu cầu này đến S- CSCF trong mạng nhà củamáy di động P- CSCF xác định nơi gửi yêu cầu SIP REGISTER dựa trên tênmiền nhà trong yêu cầu SIP REGISTER mà nó nhận được từ máy di động

 Chuyển các yêu cầu SIP khác từ máy di động đền một SIP server (chẳng hạn CSCF trong mạng nhà của máy di động) P- CSCF xác định SIP server mà nó sẽchuyển các bản tin đến dựa trên kết quả của quá trình đăng ký SIP

S- Chuyển các bản tin SIP từ mạng đến máy di động

 Thực hiện các thay đổi cần thiết đối với các yêu cầu SIP trước khi chuyểnchúng đến các phần tử mạng khác

 Duy trì liên kết an ninh với máy di động Bảo vệ toàn vẹn các báo hiệu SIP vàduy trì liên kết an ninh giữa UE và P- CSCF Bảo vệ tính toàn vẹn được cungcấp bởi IPSec ESP R6 cũng có thể đảm bảo cả tính bảo mật

 Phát hiện các yêu cầu phiên khẩn Trong R5, P- CSCF gửi trả lời bằng bản tinlỗi 380 để thông báo rằng UE cần thử yêu cầu này ở mạng lõi CS Trong R6 P-CSCF sẽ chọn một S- CSCF để xử lý phiên khẩn Lý do lựa chọn là vì trongtrường hợp chuyển mạng IMS S- CSCF được ấn định trong mạng nhà và S-CSCF mạng nhà không thể định tuyến yêu cầu đến trung tâm khẩn

 Tạo các CDR cho các cuộc gọi khởi xướng từ máy di động Gửi các thông tinliên quan thanh toán đến CCF

 Nén và giải nén các bản tin SIP từ UE

 Đặt gói sự kiện đăng ký tại bộ đăng ký của người sử dụng (S- CSCF) Điều nàycần thiết để tải xuống các nhận được đăng ký công khai ẩn của người sử dụng

và để nhận các thông báo về các sự kiện huỷ đăng ký khởi xướng từ mạng

 Thực hiện kiểm tra phương tiện P- CSCF có khả năng kiểm tra nội dung của tảitin SDP và kiểm tra xem nó có chứa các kiểu phương tiện và CODEC khôngđược phép đối với người sử dụng hay không Khi SDP đề nghị không phù vớichính sách của nhà khai thác, P- CSCF từ chối yêu cầu và gửi bản tin SIP lỗi,

488, đến UE Nhà khai thác có thể muốn sử dụng tính năng này cho các người

sử dụng chuyển mạng do hạn chế băng thông

2.2.1.3 I-CSCF (CSCF hỏi )

I- CSCF là điểm tiếp xúc trong phạm vi mạng của nhà khai thác cho tất cả các kếtnối tới thuê bao của nhà khai thác mạng Nó đóng vai trò như một điểm tiếp xúc trungtâm trong mạng nhà khai thác dành cho một thuê bao hay một người sử dụng hiệnđang làm khách ở mạng này đối với tất cả các phiên Trong một mạng của nhà khaithác có thể có nhiều I- CSCF

I- CSCF thực hiện 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

 Thông tin về cấu hình topo như vị trí của S- CSCF và vị trí của các CSCF nếu chúng nằm trong cùng một mạng của nhà khai thác với các S-CSCF

P- Các luồng liên quan đến phiên và không liên quan đến phiên

 Định tuyến yêu cầu SIP nhận được từ mạng khác tới S- CSCF

 Nhận địa chỉ của S- CSCF từ HSS

 Gửi yêu cầu hoặc trả lời SIP tới S- CSCF đã được xác định

 Gửi các thông tin liên quan đến thanh toán đến CCF

 Cổng tương tác mạng che dấu cấu hình (THIG: Topology Hiding networking Gateway): THIG được sử dụng để che dấu cấu hình, dung lượng vàtopo mạng đối với mạng ngoài với tất cả các phiên Khi một I- CSCF đượcchọn để ẩn cấu hình thì để truyền phiên qua các miền mạng khác nhau I- CSCF(THIG) sẽ gửi yêu cầu hoặc đáp ứng SIP tới I- CSCF (THIG) khác được phépvận hành và bảo dưỡng độc lập cấu hình

Inter-2.2.2 Chức năng điều khiển cổng nối xuyên (BGCF)

Chức năng điều khiển cổng cổng nối xuyên (BGCF) lựa chọn mạng PSTN hoặcmạng chuyển mạch kênh (CSN) mà lưu lượng sẽ được định tuyến sang Nếu BGCFxác định được rằng lưu lượng chuyển mạng đó sẽ tới mạng PSTN hay mạng chuyểnmạch kênh nằm trong cùng mạng với BGCF thì nó sẽ lựa chọn một MGCF để đáp ứngcho liên mạng với PSTN hay CSN Nếu lưu lượng chuyển sang mạng không nằm cùngvới BGCF thì BGCF sẽ gửi báo hiệu phiên này tới BGCF đang quản lí mạng đích đó BGCF thực hiện các chức năng như sau:

 Nhận yêu cầu từ S- CSCF để lựa chọn một điểm chuyển lưu lượng phù hợpsang PSTN hay CSN

 Lựa chọn mạng đang tương tác với PSTN hay CSN Nếu như sự tương tác ởtrong một mạng khác thì BGCF sẽ gửi báo hiệu SIP tới BGCF của mạng đó.Nếu như sự tương tác nằm trong một mạng khác và nhà khai thác yêu cầu ẩncấu hình mạng đó thì BGCF gửi báo hiệu SIP thông qua một I- CSCF(THIG) vềphía BGCF của mạng đó

 Lựa chọn MGCF trong mạng đang tương tác với PSTN hoặc CSN và gửi báohiệu SIP tới MGCF đó Điều này không thể sử dụng khi tương tác nằm trongmột mạng khác

 Đưa ra các CDRs

BGCF có thể sử dụng thông tin nhận được từ các giao thức khác hoặc sử dụngthông 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 thểthức mạng GPRS Nó chứa các thông tin sau:

 Thông tin nhận dạng (số 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, cáckhoá toàn vẹn và các khoá mật mã HSS chứa chức năng bộ ghi vị trí nhà / trung tâmnhận thực (HLR/AuC) được định nghĩa trong các phát hành trước và cung cấp dịch vụtrong ba miền sau

 Nhận thực, lý lịch dịch vụ và thông tin vị trí cho IMS (dịch vụ cho CSCF)

 Dịch vụ HLR/AuC cho miền chuyển mạch gói (dịch vụ cho SGSN vàGGSN)

 Dịch vụ HLR/AuC cho miền CS (dịch vụ cho R4 MSC server)

Kết nối giữa HSS và CSCF (I- CSCF và S- CSCF) được thực hiện qua giao diện

Cx Giao thức cho giao diện Cx được xây dựng trên Diameter Giao thức này sử dụngphương pháp hỏi/trả lời, trong đó hỏi được gửi đến cơ sở dữ liệu HSS bởi I- CSCF hayS- CSCF về thuê bao.Giao thức này cũng được I- CSCF hay S- CSCF sử dụng để cậpnhật các giá trị trong cơ sở dữ liệu HSS Các giao dịch sau đây được hỗ trợ:

1 Trao quyền đăng ký cho thuê bao (I- CSCF HSS)

2 Hỏi các vectơ nhận thực cho thuê bao (I- CSCF HSS)

3 Thông báo trạng thái đăng ký (đăng ký hay thôi đăng ký S- CSCF HSS)

4 Huỷ đăng ký khởi xướng từ mạng (HSS S- CSCF)

5 Hỏi vị trí cho thuê bao (I- CSCF HSS)

6 Cập nhật lý lịch người sử dụng (HSS S- CSCF)

Hình 2.4 Giao diện Diameter giữa HSS, SLF và các CSCF, giao diện SIP giữa các

Hỏi vị trí được I- CSCF sử dụng để xác định cách định tuyến các cuộc gọi vào đếnthuê bao trong mạng HSS trả lời bằng nhận dạng của S- CSCF mà thuê bao hiện đangđăng ký

Giao dịch cuối cùng (cập nhật hồ sơ người sử dụng) có thể được HSS sử dụng đểcập nhật lý lịch dịch vụ hiện thời của thuê bao Chẳng hạn nếu thuê bao đăng ký dịch

vụ video theo yêu cầu, thông tin này sẽ được lưu lại trong lý lịch dịch vụ và đượcchuyển đến S- CSCF S- CSCF sẽ cho phép các cuộc gọi cho thuê bao này hướng đến

AS cung cấp dịch vụ này

2.2.4 SLF (Chức năng định vị đăng ký thuê bao)

SLF (Subcription location function) được sử dụng như là một cơ chế phân giải cho

phép I-CSCF, S-CSCF và AS tìm được địa chỉ của HSS, nơi chứa số liệu thuê bao khi

nhiều HSS với các địa chỉ khác nhau được sử dụng trong mạng của nhà khai thác

2.2.5 MGCF (Chức năng điều khiển cổng đa phương tiện)

MGCF là một cổng hỗ trợ thông tin giữa các người sử dụng IMS và CS Chức năngđiều khiển cổng phương tiện (MGCF) và các cổng phương tiện (IM- MGW) chịu trách

nhiệm cho báo hiệu và chuyển đổi các phương tiện giữa miền PS và các mạng chuyểnmạch kênh (PSTN chẳng hạn) MGCF giao tiếp với S- CSCF (hoặc BGCF) qua giaothức SIP Báo hiệu cuộc gọi (SS7/ISUP) được chuyển từ cổng báo hiệu của mạng CS

và MGCF qua giao thức SIGTRAN MGCF phải phiên dịch các bản tin SIP và ISUP

để đảm bảo tương tác giữa hai giao thức này Tất cả các báo hiệu điều khiển cuộc gọi

từ các người sử dụng CS đều được đưa đến MGCF để chuyển đổi ISUP (hay BICC)vào các giao thức SIP, sau đó chuyển phiên đến IMS Tương tự tất cả các báo hiệukhởi nguồn từ IMS đến các người sử dụng CS được gửi đến MGCF MGCF cũng điềukhiển các kênh phương tiện trong thực thể liên quan của mặt phẳng người sử dụng.Ngoài ra MGCF cũng có khả năng báo cáo thông tin thanh toán cho CCF

Thành phần này là điểm kết cuối cho PSTN/ PLMN cho một mạng xác định MGCF thực hiện các chức năng sau:

 Điều khiển trạng thái cuộc gọi gắn liền với điều khiển kết nối cho các kênhphương tiện trong một MGW

 Truyền thông với CSCF

 MGCF lựa chọn CSCF phụ thuộc vào số định tuyến cho các cuộc gọi lối vào từcác mạng kế thừa

 Thực hiện chuyển đổi giao thức giữa mạng kế thừa (ví dụ ISUP, R1/ R2 v.v )

và các giao thức điều khiển cuộc gọi mạng R00

 Giải sử MGCF nhận được thông tin ngoài băng thì nó có thể chuyển tiếp thôngtin này tới CSCF/ MGW

2.2.6 MRF (Chức năng tài nguyên đa phương tiện)

Kiến trúc liên quan đến chức năng tài nguyên đa phương tiện (MRF) được thể hiệntrong hình như sau:

MRF được phân tách thành bộ điều khiển chức năng tài nguyên đa phương tiệnMRFC và bộ xử lí chức năng tài nguyên đa phương tiện MRFP như hình vẽ trên thểhiện như hình vẽ 2.5

Bộ điều khiển chức năng tài nguyên đa phương tiện (MRFC): hỗ trợ các dịch vụ

liên quan đến kênh mang hội nghị, thông báo cho người sử dụng hay chuyển đổi mãkênh mang MRFC diễn giải báo hiệu SIP nhận được từ S- CSCF và sử dụng các lệnhMEGACO (giao thức điều khiển cổng phương tiện) để điều khiển MRCP ( bộ xử lýchức năng tài nguyên đa phương tiện) MRFC có khả năng gửi các thông tin thanhtoán đến SSF và OCS

Nhiệm vụ của của MRFC như sau:

 Điều khiển tài nguyên phương tiện trong MRFP

 Dịch thông tin đến từ AS và S- CSCF (ví dụ nhận dạng phiên) để điều khiểnMRFP một cách phù hợp

Bộ xử lý chức năng tài nguyên đa phương tiện (MRFP): Cung cấp các tài nguyên

mặt phẳng người sử dụng theo yêu cầu và chỉ thị của MRFC

Nhiệm vụ của MRFP như sau:

 Điều khiển phần mang giữa MRFP và GGSN

 Cung cấp tài nguyên để MRFC điều khiển

 Trộn các luồng phương tiện lối vào

 Tài nguyên luồng phương tiện

 Xử lí luồng phương tiện

2.2.7 IMS- MGW (Chức năng cổng phương tiện - IMS)

IMS MGW đảm bảo liên kết mặt phẳng người sử dụng giữa các mạng CS (PSTN,GSM) và IMS Một IMS- MGW có thể kết thúc các kênh mang từ mạng chuyển mạchkênh và các luồng phương tiện từ mạng chuyển mạch gói (ví dụ luồng RTP trongmạng IP) IMS-MGW có thể hỗ trợ chuyển đổi phương tiện điều khiển mang và xử lítải trọng (ví dụ mã hóa, triệt vọng, cầu hội nghị) Nó có thể:

 Tương tác với MRCF để điều khiển tài nguyên

 Tự nó điều khiển tài nguyên như triệt tiếng vọng…

 Có thể cần phải mã hóa

IMS- MGW sẽ được cung cấp tài nguyên cần thiết để hỗ trợ các phương tiện truyềntải UMTS/GSM Hơn nữa IMS- MGW còn phải bổ sung thêm nhiều bộ mã hóa và cácgiao thức khung và hỗ trợ các chức năng đặc tả di động

2.2.8 SGW (Chức năng cổng báo hiệu)

Chức năng cổng báo hiệu được sử dụng để kết nối các mạng báo hiệu khác nhau ví

dụ mạng báo hiệu SCTP/ IP và mạng báo hiệu SS7 Chức năng cổng báo hiệu có thểtriển khai như một thực thể đứng một mình hoặc bên trong mỗi thực thể khác Cácluồng phiên trong đặc tả này không thể hiện SGW nhưng khi làm việc với PSTN haymiền chuyển mạch kênh thì cần có một SGW để chuyển đổi truyền tải báo hiệu SGWđược triển khai như hai node logic sau:

Cổng báo hiệu chuyển mạng (R- SGW)

Vai trò của R- SGW liên quan đến chuyển mạng từ/ tới miền chuyển mạch kênh2G/ R99 và miền GPRS tới/ từ miền dịch vụ thoại MUTS R00 và miền GPRS UMTS

Để chuyển mạng đúng cách R- SGW thực hiện chuyển đổi báo hiệu tại lớp transport

Cổng báo hiệu truyền tải T- SGW (Transport Singnalling Gateway)

Thành phần này trong mạng R4/5 là các điểm kết cuối PSTN/ PLMN trong mộtmạng xác định Nó ánh xạ báo hiệu cuộc gọi từ/ tới PSTN/ PLMN lên mạng mang IP

và gửi nó từ/ tới MGCF

2.2.9 Server ứng dụng (AS)

3GPP đặc tả rằng mỗi UE đều có mạng nhà và có thể đăng ký tập các dịch vụ vớimạng nhà của nó (các dịch vụ đăng ký tại mạng nhà) Các tiêu chuẩn 3GPP hiện thờiđòi hỏi rằng mạng nhà của UE phải cung cấp điều khiển dịch vụ cho mạng khách Các AS không chỉ đơn thuần là các thực thể IMS mà đúng hơn là các chức năngtrên cùng của IMS Các AS được trình bầy ở đây như là bộ phận của IMS vì chúng làcác thực thể cung cấp các dịch vụ đa phương tiện giá trị gia tăng trong IMS

AS đăng trong mạng nhà của người sử dụng hay tại vị trí của người thứ ba Cácdịch vụ cung cấp không chỉ hạn chế trên các dịch vụ dựa trên SIP mà cả các dịch vụdựa trên môi trường dịch vụ của mạng thông minh CAMEL (Customized Applicationfor Mobile network Enhanced Logic) và kiến trúc dịch vụ mở (OSA)

2.2.10 PDF (Chức năng quyết định chính sách)

PCF chịu trách nhiệm đưa ra các quyết định về chính sách dựa trên thông tin phiên

và thông tin liên quan đến phương tiện nhận được từ P-CSCF Nó hoạt động như mộtđiểm quyết định chính sách để điều khiển SBLP (Service based local policy: chínhsách địa phương dựa trên dịch vụ) Sau đây là các chức năng của PDF để điều khiểnSBLP:

 Lưu giữ thông tin phiên và thông tin liên quan đến phương tiện (các địa chỉ

 Tạo ra thẻ trao quyền để nhận dạng PDF và phiên

 Cập nhật quyết định trao quyền dựa trên thông tin liên quan đến phương tiện

và phiên khi nhận được yêu cầu trao quyền từ GGSN

 Cập nhật quyết định trao quyền tại các lần thay đổi phiên dẫn đến thay đổithông tin liên quan đến phiên và phương tiện

 Có khả năng thu hồi quyết định trao quyền mọi thời điểm

 Có khả năng cho phép sử dụng kênh mang được trao quyền (PDP context)

 Có khả năng cấm kênh mang được trao quyền (PDP context)

 Thông báo cho P- CSCF khi kênh mang (PDP context bị mất hoặc bị thayđổi)

 Chuyển nhận dạng tính cước IMS đến GGSN và nhận dạng tính cướcGGSN đến P- CSCF

2.2.11 SEG (Cổng an ninh)

SEG bảo vệ hệ thống thông tin giữa các miền an ninh, lưu lượng sẽ được truyềnqua cổng an ninh (SEG) trước khi vào hoặc ra miền an ninh Miền an ninh được coi làmột mạng được quản lý bởi một thẩm quyền quản lý Thông thường đây là biên giớicủa các nhà khai thác mạng SEG được đặt tại biên của miền an ninh và nó áp đặtchính sách an ninh của miền an ninh cho các SEG khác trong miền an ninh kết cuối.Nhà khai thác mạng phải có nhiều SEG trong mạng của mình để tránh sự cố SEG cóthể được quy định để tương tác với tất cả các kết cuối miền an ninh hay chỉ được địnhnghĩa cho một tập con các kết cuối này

2.3 Các giao diện trong IMS

Các giao diện chính của IMS như hình 2.6 và có thể nhóm vào các loại sau

 Các giao diện để điều khiển dịch vụ và báo hiệu dựa trên SIP gồm: Mg, Mi, Mj,

Mk, Mr, Mw, Gm, ISC Tất cả các giao diện này sử dụng báo hiệu SIP

 Giao diện Mg cho phép CSCF tương tác với MGCF

 Giao diện Mi cho phép CSCF chuyển báo hiệu phiên đến BGCF để cóthể chuyển mạng đến CS

 Giao diện Mj cho phép một BGCF chuyển báo hiêu phiên đến mộtMGCF được lựa chọn để truyền phiên đến mạng CS

 Giao diện Mk cho phép một BGCF chuyển báo hiệu phiên đến mộtBGCF khác

 Giao diện Mr cho phép S-CSCF tương tác với một MRFC

 Giao diện Mw cho phép một I-CSCF hướng các kết cuối tại máy di độngđến một S-CSCF

 Giao diện Gm giao diện này được sử dụng để truyền tải tất cả các bản tinbáo hiệu SIP giữa UE và IMS Phần tử IMS giao diện với UE là P-CSCF

 Giao diện ISC được sử dụng để trao đổi bản tin báo hiệu giữa S-CSCFvới các AS

 Các giao diện cho các cổng phương tiện dựa trên báo hiệu H248/MEGACOgồm các giao diện Mc và Mp

 Giao diệm Mc cho phép một cổng báo hiệu điều khiển công phương tiện.Chẳng hạn nó được sử dụng giữa MGCF và IMS-MGW, giữa MSCserver và CS-MGW hay giữa GMSC server và CS-MGW

 Giao diện Mp cho phép MRFC điều khiển các tài nguyên luồng phươngtiện do MRFP cung cấp

Hình 2.6 Kiến trúc IMS với các giao diện

 Giao diện sử dụng giao thức DIAMETER: Cx, Gq, Dx, Sh, Dh

 Giao diện Cx Giao diện giữa CSCF và HSS cho phép CSCF nhận đượcthông tin di động và định tuyến liên quan đến người sử dụng di động để

CSCF và S-CSCF sử dụng khi người sử dụng đăng ký phiên hoặc đểđiều khiển phiên Các thủ tục này có thể được chia thành hai loại chính:quản lý vị trí, xử lý sô liệu người dùng và nhận thực.

 Giao diện Gq Giao diện này được sử dụng để truyền tải thông tin thếplập chính sách giữa chức năng ứng dụng và PDF khi PDF đứng riêng.Thuật ngữ “chức năng ứng dụng” để ngụ ý rằng PDF có thể trao quyềncho lưu lượng khác với lưu lượng IMS Trong trường hợp IMS, P-CSCFđóng vai trò chức năng ứng dụng Giao diện này chỉ có trong R5 P-CSCF gửi thông tin chính sách về từng bản tin SIP chứa trong SDP đếnPDF Nhờ vậy PDF có thể chuyển thông tin chính xác để thực hiện traoquyền phương tiện cho tất cả các trường hợp thiết lập phiên IMS

 Giao diện Dx Khi có nhiều HSS vớicác địa chỉ khác nhau được sử dụngtrong mạng, cả hai I-CSCF và HSS đều không thể biết cần tiếp xúc vớiHSS nào, vì thể chúng trước tiên phải tiếp xúc với SLF Dx được sửdụng cho trường hợp này

 Giao diện Sh Một AS (SIP AS hoặc OSA SCS) có thể cần hỏi HSS về

số liệu của người sử dụng hoặc yêu cầu SIP được gửi đến S-CSCF nào.HSS lưu giữ danh sách các AS mà nó cho phép nhận hoặc lưu các sốliệu này

 Giao diện Dh Giao diện này được sử dụng kết hợp với giaodiện Sh đểtìm kiếm HSS trong trường hợp có nhiều HSS với địa chỉ khác nhauđược sử dụng trong mạng

 Các giao diện với các mạng ngoài gồm Mb, Mm, và Go

 Giao diện Mb là giao diện định tuyến và truyền tải tiêu chuẩn IPv6 vớicác mạng IP ngoài Giao diện Mb có thể giống như giao diện Gi

 Giao diện Mm là giao diện báo hiệu dựa trên IP tiêu chuẩn để xử lý báohiệu giữa IMS và các mạng IP ngoài

 Giao diện Go cho phép PCF ( chức năng điều khiển chính sách) áp dụngđiều khiển chính sách về sử dụng kênh mạng trong GGSN Giao diệnnày sử dụng giao thức COPS ( Common open policy service: dịch vụchính sách mở chung) Giao diện này cho phép các nhà khai thác điềukhiển QoS trong mặt phẳng người sử dụng và trao đổi các thông tin liênquan tính cước giữa IMS và mạng GPRS

 Giao diện với mạng thông minh CAMEL: Si Giao diện này được sửdụng giao thức MAP (mobile application part: phần ứng dụng di động).Giao diện này được CAMEL AS (IM-SSF) sử dụng để truyền thông tin

với HSS Giao diện Si được sử dụng để truyền tải thông tin đăng kýCAMEL từ HSS đến IM-SSF

 Giao diện giữa UE với AS (SIP AS, OSA SCS, IM-SSF): Ut Giao diệnnày cho phép UE quản lý là lập cấu hình thông tin liên quan đến dịch vụcủa nó một cách an ninh Giao diện này được xây dựng trên cơ sở HTTP.Giao diện này được chuẩn hóa trong R6

2.4 IMS của một số tổ chức tiêu chuẩn khác

Bên cạnh 3GPP, các tổ chức khác như IETF, ITU-T, ETSI và các công ty điệntử-viễn thông như NEC, MOTOROLA,SIEMEN cũng nghiên cứu và đưa ra các pháthành của mình

2.4.1 Mô hình IMS của ITU-T

ITU-T tiếp cận mạng NGN từ nền tảng cố định PSTN/ISDN Mạng PSTN/ ISDNhiện nay đã phát triển toàn cầu, số lượng thuê bao hiện đang chiếm ưu thế hơn hẳn sovới các thuê bao di động hay Internet Nhưng với cơ sở công nghệ mạng thì vẫn dựatrên nền mạng chuyển mạch kênh và đầu cuối cố định không có khả năng đáp ứng cácdịch vụ thông minh, hơn nữa mạng truy nhập vẫn chưa số hóa hoàn toàn do vậy khảnăng truyền tải tốc độ cao băng thông lớn với mạng cố định đã bộc lộ nhiều khuyếtđiểm

Kiến trúc được xây dựng trên cơ sở kế thừa mạng chuyển mạch kênh truyềnthống Theo đó kiến trúc IMS của ITU-T chủ yếu cung cấp dịch vụ thoại và các dịch

vụ đa phương tiện trên các đầu cuối thuộc mạng PSTN và người dùng mạng IMS

Mô hình IMS mà ITU-T đưa ra có đầy đủ các thành phần bắt buộc của phân hệ

IM nói chung bao gồm: Các thành phần điều khiển IMS: P-CSCF, S-CSCF, I-CSCF,các thành phần điều khiển tài nguyên và điều khiển tương tác: BGCF, MGCF, SGW,

và các thành phần điểu khiẩn tài nguyên và tương tác phương tiện: MGF, MGW Chứcnăng của các thành phần này tương tự như chức năng các phần tử trong mô hình IMStổng quát Kiến trúc lõi IMS, Kiến trúc phân phối dịch vụ, Kiến trúc kết nối liên mạng

và Kiến trúc tính cước.Mô hình IMS của ITU này như hình 2.7

Hình 2.7 Mô hình IMS theo ITU-T

2.4.2 Mô hình IMS trong NGN của ETSI

Việc chuẩn hoá IMS được hai tổ chức 3GPP và ITU-T chịu trách nhiệm chính.Ngoài ra, IMS còn được tiếp tục chuẩn hoá bởi tổ chức ETSI như một chuẩn dựa trênmạng IP cung cấp các dịch vụ đa phương tiện cho các trạm đường dây

Mô hình IMS mà tổ chức ETSI này đưa ra được xem xét trên nền tảng và dịch vụInternet Và Internet hiện nay có tốc độ phát triển nhanh nhất, chỉ trong khoảng thờigian cỡ 10 năm, Inernet đã phát triển toàn cầu Nền tảng công nghệ cho Internet dựatrên công nghệ gói IP do vậy Internet được coi là mạng dữ liệu có khả năng truyền tảilớn nhất Tuy nhiên, Internet không đảm bảo chất lượng đối với các dịch vụ thời gianthực và hướng kết nối Khi xây dựng mô hình IMS trên nền tảng mạng Internet vấn đềchính là việc quản lý và điều khiển chất lượng dịch vụ đối với các dịch vụ yêu cầu cácmức QoS khác nhau Mô hình mà ETSI đưa ra như hình 2.8