PHÂN HỆ ĐA PHƯƠNG TIỆN IMS

PHÂN HỆ ĐA PHƯƠNG TIỆN IMS

 MỤC LỤC 1.1 Xu hướng phát triển của dịch vụ và mạng viễn thông 7 LỜI NÓI ĐẦU Trong những năm qua xu hướng hội tụ mạng Internet, mạng di động và mạng PSTN đang là vấn đề được quan tâm hàng đầu trong lĩnh vực thông tin liên lạc. Nhiều kiến trúc mới đã ra đời trong quá trình phát triển hợp nhất các mạng với mục đích tạo ra một mạng IP duy nhất. Phân hệ IP Multimedia Subsystem (IMS) là một trong những kiến trúc đã ra đời trong xu thế phát triển đó. IMS trở thành một phân hệ trong mô hình mạng thế hệ mới (NGN) của tất cả các hãng sản xuất các thiết bị viễn thông và các tổ chức chuẩn hóa trên thế giới. Với IMS, người dùng có thể liên lạc khắp mọi nơi nhờ tính di động của mạng di động và đồng thời có thể sử dụng những dịch vụ hấp dẫn từ mạng Internet. IMS đã thực sự trở thành chìa khóa để hợp nhất mạng di động và mạng Internet, là một phân hệ không thể thiếu trong kiến trúc NGN. Trong bối cảnh như vậy việc triển khai đề tài ”Phân hệ đa phương tiện IMS (IP Multimedia Subsystem)" là rất cần thiết. Mục tiêu của đề tài này là tìm hiểu tổng quan về IMS, kiến trúc phân hệ - các giao thức IMS, các dịch vụ có thể được triển khai trong đó, phân tích những ưu nhược điểm và khả năng triển khai IMS trong NGN, qua đó có thể hiểu và thấy được tầm quan trọng của phân hệ IMS trong kiến trúc mạng tương lai. Nội dung của chuyên đề bao gồm: ● Chương 1: Tổng quan về IMS ●Chương 2: Kiến trúc phân hệ và các giao thức trong IMS ● Chương 3: Các yêu cầu và ứng dụng IMS Do quá trình thực hiện chuyên đề chỉ dựa trên lý thuyết và tìm hiểu tài liệu, chưa được tiếp xúc thực tế và có các mô hình thực tiễn để tiếp cận và còn hạn chế về mặt thời gian nên nhiều vấn đề chưa thể trình bày rõ và chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong được sự thông cảm và đóng góp ý kiến của thầy và các bạn để chuyên đề được hoàn chỉnh hơn. Xin chân thành cảm ơn!  1  Hà Nội, tháng 10 năm 2011. Nhóm thực hiện chuyên đề. CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt 3GPP 3 Generation Partnership Project Dự án hợp tác thế hệ 3 AAA Authentication, Authorization, Accounting Nhận thự 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 Call Control Function Chức năng điều khiển phiên cuộc gọi CDR Call Detail Record Bản ghi chi tiết cuộc gọi CLEC Competitive Local Exchange Carrier Nhà cung cấp tổng đài nội hạt cạnh tranh 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  2  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 IEC Inter Exchange Carrier Nhà cung cấp dịch vụ liên tổng đài 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 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 LEC Local Exhange Carrier Vật mang trong các tổng đài nội hạt 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  3  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 dịc vụ mở PCF Policy Control Function Chức năng điều khiển hợp đồng 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 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  4  DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1: Các xu hướng phát triển mạng viễn thông Hình 1.2: Xu hướng phát triển mạng và dịch vụ Hình 1.3: Xu hướng tiến hoá lên mạng NGN của các mạng hiện tại Hình 1.4: Chiến lược phát triển mạng NGN Hình 1.5: Sự hội tụ các mạng viễn thông hiện tại Hình 1.6: Phát triển mạng NGN trên cơ sở mạng hiện có Hình 1.7: Phát triển mới mạng NGN Hình 1.8: Khả năng hội tụ mạng của IMS. Hình 1.9: Vị trí của IMS trong mạng NGN Hình 2.1: Kiến trúc phân lớp của IMS. Hình 2.2: Các máy chủ ứng dụng IMS. Hình 2.3: Kiến trúc các CSCF. Hình 2.4: Kiến trúc MRF.  5  Hình 2.5: Kết nối IMS và mạng PSTN/CS. Hình 2.6: IMS-ALG và TrGW. Hình 2.7: mạng truy nhập tới IMS. Hình 2.8: Các điểm tham chiếu trong IMS. Hình 2.9: Các thành phần SIP. Hình 2.10: Luồng bản tin báo hiệu Hình 2.11: Luồng bản tin báo hiệu thiết lập phiên đăng ký Hình 3.1: Push to talk over Cellular DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: So sánh các công nghệ sử dụng trong mạng truyền thống và mạng NGN Bảng 2.1: Các điểm tham chiếu liên kết các chức năng trong mạng lõi IMS. Bảng 2.2: Tài liệu về nhận thực trao quyền và thanh toán  6  Chương 1: Tổng quan về IMS 1.1 Xu hướng phát triển của dịch vụ và mạng viễn thông 1.1.1. Xu hướng phát triển của viễn thông Cùng với sự phát triển không của khoa học kỹ thuật, thì Điện tử - Viễn thông là một lĩnh vực có những phát triển vượt bậc đạt được những thành tựu to lớn, công nghệ tiên tiến đã và đang được áp dụng vào thực tế đáp ứng được yêu cầu về chất lượng, đa dịch vụ và khả năng dung lượng cung cấp Những xu hướng phát triển công nghệ đã và đang tiếp cận nhau, đan xen lẫn nhau nhằm cho phép mạng lưới thoả mãn tốt hơn các nhu cầu của khách hàng trong tương lai. Thị trường viễn thông trên thế giới đang đứng trong xu thế cạnh tranh và phát triển hướng tới mạng viễn thông toàn cầu tạo ra khả năng kết nối đa dịch vụ trên phạm vi toàn thế giới Xu hướng phát triển công nghệ điện tử-viễn thông-tin học ngày nay trên thế giới được ITU thể hiện một cách tổng quát trong hình sau:  7   !"# Trong đó các dịch vụ viễn thông được chia thành hai loại: - Hoạt động hướng kết nối. - Hoạt động không kết nối Hoạt động hướng kết nối: Các cuộc gọi trong mạng viễn thông, PSTN, ISDN là các hoạt động hướng kết nối, các cuộc gọi được thực hiện với trình tự: thiết lập cuộc gọi (quay số- xác nhận kết nối)-gửi và nhận thông tin-kết thúc. Với chất lượng mạng tốt, các hoạt động hướng kết nối luôn luôn đảm bảo chất lượng dịch vụ thông tin. Công nghệ ATM phát triển cho phép phát triển các dịch vụ băng rộng và nâng cao chất lượng dịch vụ. Hoạt động không kết nối: Khác với các cuộc gọi quay số trực tiếp theo phương thức hướng kết nối, các hoạt động thông tin dựa trên giao thức IP như việc truy nhập Internet không yêu cầu việc xác lập trước các kết nối, vì vậy chất lượng dịch vụ có thể không được đảm bảo. Tuy nhiên do tính đơn giản, tiện lợi với chi phí thấp, các dịch vụ thông tin theo phương thức hoạt động không kết nối phát triển rất mạnh theo xu hướng nâng cao chất lượng dịch vụ và tiến tới cạnh tranh với các dịch vụ thông tin theo phương thức hướng kết nối. Hai xu hướng phát triển này dần tiếp cận và hội tụ với nhau tiến tới ra đời công nghệ ATM/IP.  8  Sự phát triển mạnh mẽ của nhu cầu dịch vụ và các công nghệ mới tác động trực tiếp đến sự phát triển cấu trúc mạng. $% !&'(!) 1.1.2.Mạng viễn thông trên con đường tiến tới NGN Trong nhiều năm gần đây, nền công nghiệp Viễn thông đang đứng trước một lựa chọn để phát triển công nghệ cơ bản nào và sử dụng mạng gì để hỗ trợ công nghệ mạng đó. Khái niệm mạng thế hệ sau NGN ra đời cùng với việc tái kiến trúc mạng, tận dụng các ưu thế về công nghệ tiên tiến của các công nghệ đã có nhằm đưa ra nhiều dịch vụ mới, mang lại lợi ích cho nhà khai thác và đáp ứng nhu cầu của người sử dụng. Một chiến lược để phát triển từ mạng hiện tại sang kiến trúc mạng mới là rất quan trọng nhằm giảm thiểu yêu cầu đầu tư trong giai đoạn chuyển tiếp, sớm tận dụng được các ưu điểm của mạng NGN. Tuy nhiên bất kỳ bước đi nào trong tiến trình chuyển tiếp này cũng cần tạo điều kiện dễ dàng hơn cho bước phát triển chung lên NGN dựa trên nền chuyển mạch gói. Bất cứ một chiến lược phát triển nào cũng cần phải tận dụng lại cơ sở hạ tầng mạng truyền thống bên cạnh các thành phần mạng mới. Các nguyên tắc cơ bản để xây dựng mạng NGN như sau: - Đáp ứng nhu cầu cung cấp các loại hình dịch vụ viễn thông phong phú đa dạng, đa dịch vụ, đa phương tiện. - Kiến trúc mạng đơn giản.  9  - Hiệu quả sử dụng mạng, chất lượng mạng cao và giảm thiểu các chi phí khai thác bảo dưỡng. - Dễ dàng mở rộng dung lượng, phát triển các thành phần, các dịch vụ mới. - Tính linh hoạt cao, và năng lực tồn tại mạnh. Xu hướng phát triển lên mạng NGN từ các mạng hiện tại được thể hiện trong hình sau: *%+,  /0/1   Trong hình, ta thấy các mạng viễn thông hiện tại gồm nhiều mạng riêng lẻ kết hợp lại với nhau thành một mạng tổng hợp nhằm mục đích đáp ứng các dịch vụ riêng lẻ. Do đó, việc xây dựng mạng NGN phải đảm bảo các tiêu chí sau: 1.Mạng NGN có khả năng hỗ trợ tất cả các dịch vụ của các mạng hiện tại trên nền mạng Internet. 2. Mạng NGN phải hỗ trợ nhiều loại hình dịch vụ của nhiều nhà cung cấp khác nhau. Mỗi nhà cung cấp hay dịch vụ là một thực thể riêng lẻ độc lập. Có thể sử dụng các giao thức khác nhau. 3. Mạng NGN phải hỗ trợ tất cả các loại kết nối cho cả mạng di động và cố định. Vì vậy, mạng NGN được xây dựng từ các mạng hiện tại (phát triển thêm chuyển mạch gói) kết hợp với mạng Internet (hỗ trợ thêm QoS). Chiến lược phát triển sang mạng NGN được thể hiện như trong hình vẽ sau:  10 [...]... sắp xếp dữ liệu đã được phân tích trong hệ thống IMS MRF luôn được đặt trong mạng chủ IMS 29 Phân hệ đa phương tiện IMS Chức năng quản lý tài nguyên đa phương tiện MRF (Media Resource Function) có thể phân ra thành 2 thành phần: MRFC (Media Resource Function Controller) và MRFP (Media Resource Function Processor) - MRFC có vai trò quản lý tài nguyên cho các dòng dữ liệu đa phương tiện trong MRFP (Media... nghiên cứu và chuẩn hóa 1.5 Kết luận chương 1 22 Phân hệ đa phương tiện IMS Chương 1 đã giới thiệu tổng quan về IMS, những khái niệm cơ bản liên quan đến IMS, trình bày về xu hướng phát triển của IMS trong lĩnh vực dịch vụ của viễn thông, những ưu điểm và những hạn chế khi sử dụng IMS Chương 2: Kiến trúc phân hệ và các giao thức trong IMS 2.1 Giới thiệu IMS là một chuẩn dựa trên mạng viễn thông toàn... lên mạng 3G Hệ thống toàn cầu cho thông tin di động (GSM) được chuẩn hoá hoàn toàn bởi Viện các chuẩn viễn thông Châu Âu (ETSI) vào năm 1998 ETSI cũng định nghĩa kiến trúc mạng GPRS Cùng năm đó, 3GPP cũng đưa ra hệ thống thông tin di động thế hệ thứ ba bao gồm: các mạng đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng (WCDMA), đa truy nhập vô tuyến 18 Phân hệ đa phương tiện IMS phân chia theo mã /phân chia theo... dụng), lớp điều khiển (hay còn gọi là lớp IMS hay IMS lõi) và lớp truyền tải (hay lớp người dùng) 23 Phân hệ đa phương tiện IMS Hình 2.1 Kiến trúc phân lớp của IMS a Lớp dịch vụ bao gồm các máy chủ ứng dụng AS (Application Server) và các máy chủ thuê bao thường trú HSS (Home Subscriber Server) b Lớp điều khiển bao gồm nhiều hệ thống con trong đó có hệ thống IMS lõi c Lớp truyền tải bao gồm thiết bị... chức năng định vị người dùng SLF sẽ được thiết lập nhằm xác định HSS nào đang chứa hồ sơ của người dùng tương ứng 25 Phân hệ đa phương tiện IMS Cả HSS và SLF đều hoạt động theo giao thức Diameter với ứng dụng dành riêng cho IMS 2.2.2 Lớp lõi IMS Chức năng của lõi IMS là quản lý việc tạo lập phiên liên lạc và dịch vụ đa phương tiện Các chức năng của nó bao gồm: 2.2.2.1 Chức năng điều khiển phiên gọi... khác trong hệ thống IMS P-CSCF là điểm kết nối đầu tiên (chức năng báo hiệu) giữa các đầu cuối IMS và mạng IMS - là điểm kết nối đầu tiên giữa hạ tầng IMS và người dùng IMS/ SIP Theo quan điểm từ SIP thì P-CSCF đóng vai trò là một máy chủ outbound/inbound SIP Proxy, điều này có nghĩa rằng tất cả các yêu cầu khởi tạo phiên được xuất phát hoặc gửi đến một đầu cuối IMS 26 Phân hệ đa phương tiện IMS đều phải... tại, chưa có nhiều nhu cầu 14 Phân hệ đa phương tiện IMS dịch vụ mới Con đường phát triển lên NGN là xây dựng mới hoàn toàn tiến thẳng lên NGN 1.2 Tổng quan về IMS 1.2.1 Khái niệm IMS IMS - thuật ngữ viết tắt của IP Multimedia Subsystem, là một phần của kiến trúc mạng thế hệ kế tiếp được cấu thành và phát triển bởi tổ chức 3GPP và 3GPP2 để hỗ trợ truyền thông đa phương tiện hội tụ giữa thoại, video,... chi phí thấp IMS cung cấp khả năng tính cước phức tạp hơn nhiều so với hệ thống tài khoản trả trước hay trả 20 Phân hệ đa phương tiện IMS sau, ví dụ như việc tính cước theo từng dịch vụ sử dụng hay phân chia cước giữa các nhà cung cấp dịch vụ và nhà cung cấp mạng Khách hàng sẽ chỉ nhận một bảng tính cước phí duy nhất từ một nhà cung cấp mạng thường trú IMS hứa hẹn mang đến nhiều dịch vụ đa phương tiên,... dụng phương thức này có thể tránh được vấn đề tắc nghẽn trong chuyển mạch kênh 11 Phân hệ đa phương tiện IMS Hình 1.5: Sự hội tụ các mạng viễn thông hiện tại Các công nghệ mạng được sử dụng trong mạng NGN bao gồm các công nghệ mạng trong các mạng truyền thống và các công nghệ mạng mới với hiệu năng cao hơn So sánh các công nghệ trong mạng truyền thống và mạng NGN ta có bảng sau: Các thành Công nghệ trong... truyền tin đa phương tiện và mặt bằng người dùng Gb truyền tải IP 19 Phân hệ đa phương tiện IMS 3GPP Release 5 và Release 6 Cuối cùng R5 đã đưa IMS vào như một trong các chuẩn của 3GPP IMS hỗ trợ kiến trúc dựa trên truy cập IP độc lập mà tương tác với các mạng thoại và dữ liệu hiện tại cho cả người dùng cố định (ví dụ như PSTN, ISDN, Internet) và di động (ví dụ như GSM, CDMA) Kiến trúc IMS thiết lập . Inernet IM IP multimedia Đa phương tiện IP IM CN SS IP Multimedia Core Network Subsystem Phân hệ mạng lõi đa phương tiện IP IMS IP Multimedia subsystem Phân hệ đa phương tiện IP IMSI International. mạng di động và mạng Internet, là một phân hệ không thể thiếu trong kiến trúc NGN. Trong bối cảnh như vậy việc triển khai đề tài Phân hệ đa phương tiện IMS (IP Multimedia Subsystem)" là. tầm quan trọng của phân hệ IMS trong kiến trúc mạng tương lai. Nội dung của chuyên đề bao gồm: ● Chương 1: Tổng quan về IMS ●Chương 2: Kiến trúc phân hệ và các giao thức trong IMS ● Chương 3: Các