Phân hệ ims trong kiến trúc ngn

Đồ án tốt nghiệp đại học Mở đầu Đề tài: Phân hệ IMS kiến trúc NGN MỞ ĐẦU Cùng với phát triển xã hội nhu cầu thơng tin ngày địi hỏi cấp bách sống người Hiện thời gian tới nhu cầu phát triển loại hình dịch vụ thoại, phi thoại, Internet đặc biệt loại hình dịch vụ băng rộng ngày tăng khơng thể tách rời đời sống xã hội Để thỏa mãn nhu cầu mạng viễn thơng địi hỏi phải có cấu trúc đại linh hoạt thỏa mãn nhu cầu dịch vụ đa phương tiện Mạng phải có tổ chức đơn giản có nhiều chức Mạng, dịch vụ đầu cuối phải tích hợp có khả cung cấp dịch vụ băng rộng đa phương tiện cho khách hàng Thực tế mạng viễn thơng có bước tiến dài nhờ có bùng nổ cơng nghệ nhu cầu sử dụng dịch vụ viễn thông khách hàng Tuy nhiên tương lai mạng viễn thông thỏa mãn cho khách hàng dịch vụ thoại, phi thoại, Internet dịch vụ băng rộng mà phải đáp ứng cho khách hàng dịch vụ có độ tích hợp cao, dịch vụ đa phương tiện với thuộc tính an ninh, bảo mật, chất lượng, linh hoạt thông minh Công nghệ mạng trải qua giai đoạn chuyển đổi từ tương tự sang số, từ chuyển mạch kênh sang chuyển mạch gói IP, từ mạng số tích hợp băng hẹp sang mạng số tích hợp băng rộng để đáp ứng nhu cầu sử dụng dịch vụ cho người dùng đầu cuối Mặc dù mạng không thõa mãn hết nhu cầu khách hàng Chính cần có tổ chức mạng tập hợp tất ưu điểm mạng viễn thông phải đáp ứng nhu cầu truyền thông tương lai Trong bối cảnh việc triển khai đề tài “Phân hệ IMS kiến trúc NGN” cần thiết Nội dung đề tài giải số vấn đề cụ thể phân hệ đa phương tiện IP (IMS) mạng lõi NGN Nội dung đề tài tập trung chủ yếu vào kiến trúc IMS, chức phần tử IMS thủ tục cần thiết giao diện bên IMS IMS với phân hệ khác để cung cấp dịch vụ đa phương tiện hội tụ di động cố định Để thực nội dung đó, đề tài chia thành phần sau: Chương 1: Nói đến xu hướng phát triển mạng dịch vụ viễn thơng từ nói đến tính cấp thiết đề tài giới hạn nội dung mà đề tài thực Nguyễn Văn Quân (A), D2001VT Đồ án tốt nghiệp đại học Mở đầu Chương 2: Giới thiệu tổng quan kiến trúc mạng hệ (NGN) xu hướng phát triển mạng tối ưu tiết kiệm chi phi xây dựng mạng để cung cấp dịch vụ đa phương tiện cho khách hàng nhanh chóng Nội dung phần giới thiệu phân hệ IMS 3GPP kiến trúc NGN, vai trị chức phần tử Ngồi phần giới thiệu kiến trúc IMS số tổ chức khác ITUT, TISPAN so sánh kiến trúc tổ chức Chương 3: Trình bày thủ tục cần thiết giao diện bên phân hệ IMS giao diện IMS với phân hệ khác kiến trúc NGN để cung cấp dịch vụ đa phương tiện hội tụ mạng Đây nội dung mà đề tài cần thực nghiên cứu phân hệ IMS Sau ba phần đánh giá, tổng kết cuối tác giả sau thực đề tài Do có hạn chế thời gian thực tiễn nên đề tài không tránh khỏi thiếu sót Rất mong góp ý thầy cô bạn đọc Xin chân thành cảm ơn ! MỤC LỤC MỤC LỤC a CÁC KÍ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT i MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1:GIỚI THIỆU CHUNG .3 1.1 Xu hướng phát triển dịch vụ mạng viễn thông 1.2 Nội dung phạm vi đồ án .5 CHƯƠNG 2: KIẾN TRÚC NGN VÀ PHÂN HỆ IMS 2.1 Kiến trúc NGN 2.1.1 Mạng viễn thông .8 2.1.2 Mạng viễn thông đường tiến tới NGN 2.2 Phân hệ IMS kiến trúc NGN 13 2.2.1 Tổng quan IMS .13 2.2.2 Chức phần tử IMS 16 2.2.3 Các giao diện IMS .22 2.3 IMS số tổ chức tiêu chuẩn khác 23 CHƯƠNG 3: GIAO DIỆN GIỮA IMS VÀ CÁC PHẦN TỬ KHÁC TRONG NGN .27 3.1 Thủ tục đăng kí mức ứng dụng 27 Nguyễn Văn Quân (A), D2001VT Đồ án tốt nghiệp đại học Mở đầu 3.1.1 Luồng thông tin đăng kí với người dùng chưa đăng kí 27 3.1.2 Luồng thơng tin đăng kí lại cho người dùng đăng kí 29 3.2 Thủ tục xóa đăng kí mức ứng dụng 32 3.2.1 Xóa đăng kí khởi tạo di động 32 3.2.2 Xóa đăng kí khởi tạo mạng 33 3.3 Các thủ tục liên quan đến phiên đa phương tiện IP 39 3.3.1 Kĩ thuật thiết lập mạng mang 39 3.3.2 Phân phối thông tin kiện 41 3.4 Tổng quan thủ tục luồng phiên .42 3.5 Thủ tục từ S-CSCF/ MGCF tới S-CSCF/ MGCF .45 3.5.1 (S-S#1) Các nhà khai thác mạng khác thực khởi tạo kết thúc 45 3.5.2 (S-S#2) Một nhà khai thác mạng thực khởi tạo kết cuối 49 3.5.3 (S-S#3) Khởi tạo phiên với đầu cuối PSTN mạng với S-CSCF 52 3.5.4 (S-S#4) Khởi tạo phiên với đầu cuối PSTN mạng khác với S-CSCF 54 3.6 Thủ tục khởi tạo 56 3.6.1 (MO#1) Khởi tạo di động, chuyển mạng 57 3.6.2 (MO#2) Khởi tạo di động, mạng nhà 61 3.6.3 (PSTN-O) Khởi tạo PSTN 63 3.7 Thủ tục kết cuối 65 3.7.1 (MT#1) Kết cuối di động, chuyển mạng .66 3.7.2 (MT#2) Kết cuối di động, mạng nhà .70 3.7.3 (MT#3) Kết cuối di động, chuyển mạng miền chuyển mạch kênh 73 3.7.4 (PSTN-T) Kết cuối PSTN .74 3.8 Thủ tục liên quan đến truy vấn thông tin định tuyến .76 3.8.1 Nhận dạng người dùng tới giải đáp HSS .76 3.8.2 Đăng kí SLF 77 3.8.3 Mời UE SLF 78 3.9 Thủ tục giải phóng phiên 79 3.9.1 Đầu cuối di động khởi tạo giải phóng phiên 79 3.9.2 PSTN khởi tạo giải phóng phiên 81 3.9.3 Mạng khởi tạo giải phóng phiên 83 3.10 Thủ tục cho phép dịch vụ đa phương tiện tiên tiến 89 Nguyễn Văn Quân (A), D2001VT Đồ án tốt nghiệp đại học Mở đầu 3.10.1 Các thủ tục chiếm giữ phiên 89 3.10.2 Các thủ tục để mã hóa thương lượng đặc điểm truyền thông 93 3.10.3 Thủ tục nhận dạng chủ gọi 105 3.10.4 Các thủ tục chuyển hướng phiên .108 3.11 Các thủ tục phiên kết cuối di động với thuê bao chưa biết 120 3.11.1 Xác định thuê bao chưa biết HSS 120 3.11.2 Xác định thuê bao chưa biết SLF .121 TỔNG KẾT ĐÁNH GIÁ CUỐI CÙNG 122 TÀI LIỆU THAM KHẢO 123 CÁC KÍ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT KÍ HIỆU: Cx Điểm tham chiếu CSCF với HSS Dx Điểm tham chiếu I-CSCF với SLF Gi Điểm tham chiếu GPRS với mạng liệu gói bên ngồi Gm Điểm tham chiếu P- CSCF với UE ISC Điểm tham chiếu CSCF với server ứng dụng Iu Giao diện RNC với mạng lõi Nó coi điểm tham chiếu Mb Điểm tham chiếu đến dịch vụ IPv6 Mg Điểm tham chiếu MGCF với CSCF Mi Điểm tham chiếu CSCF với BGCF Mj Điểm tham chiếu BGCF với MGCF Mk Điểm tham chiếu BGCF với BGCF khác Mm Điểm tham chiếu CSCF với mạng đa phương tiện IP Mr Điểm tham chiếu CSCF với MRCF Mw Điểm tham chiếu CSCF với CSCF khác Sh Điểm tham chiếu AS với HSS Si Điểm tham chiếu IM-SSF với HSS Nguyễn Văn Quân (A), D2001VT Đồ án tốt nghiệp đại học Ut Mở đầu Điểm tham chiếu UE server ứng dụng (AS) TỪ VIẾT TẮT: Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt AMR Adaptive multi rate Thích ứng đa tốc độ API Application program interface Giao diện lập trình ứng dụng AS Application Server Server ứng dụng BCSM Base call state model Mơ hình trạng thái gọi gốc BG Border gateway Cổng biên BGCF Breakout gateway controll funtion Chức điều khiển cổng ngăn cản BS Bearer service Dịch vụ mang CAMEL Customised application enhanced logic CAP Camel application part Phần ứng dụng camel CDR Charging data record Đoạn liệu tính cước CN Core network Mạng lõi CS Circuit switched Chuyển mạch kênh CSCF Call session control function Chức điều khiển phiên gọi CSE Camel service environment Môi trường dịch vụ camel DHCP Dynamic Host Configuration Protocol Giao thức cấu hình host động DNS Domain Name System Hệ thống tên miền GGSN Gateway GPRS Support Node Node hỗ trợ GPRS cổng 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 internet IM IP multimedia Đa phương tiện IP IM CN SS IP multimedia core network subsystem Phân hệ mạng lõi đa phương tiện IP IMSI International identifier IMS IP Multimedia subsystem Phân hệ đa phương tiện IP IP Internet Protocol Giao thức internet IP-CAN IP-Connectivity Access Network Mạng truy nhập kết nối IP ISDN Integrated Services Digital Network Mạng số dịch vụ tích hợp mobile Nguyễn Văn Quân (A), D2001VT mobile Những lập luận để nâng cao tính di động ứng dụng cho khách hàng subscriber Nhận dạng thuê bao di động toàn cầu Đồ án tốt nghiệp đại học Mở đầu ISIM IMS SIM Modul nhận dạng thuê bao IMS MAP Mobile Application Part Phần ứng dụng di động MGCF Media Gateway Control Function Chức điều khiển cổng phương tiện MGF Media Gateway Function Chức cổng phương tiện OSA Open services architecture Kiến trúc dịc vụ mở P-CSCF Proxy – CSCF CSCF-thể quyền PCF Policy control function Chức điều khiển hợp đồng PDN Packet Data Network Mạng liệu gói PDP Packet data protocol Giao thức liệu gói PEF Policy enforcement function Chức thúc ép hợp đồng PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng PSI Public Service Identity Nhận dạng dịch vụ chung SCS Service Capability Server Server có khả phục vụ SGSN Serving GPRS Support Node Node hỗ trợ GPRS phục vụ SLF Subscription Locator Function Chức định vị thuê bao SSF Service Switching Function Chức chuyển mạch dịch vụ SGW Signalling Gateway Cổng báo hiệu URL Universal Resource Locator Vị trí tài ngun tồn cầu USIM UMTS SIM Modul nhận dạng thuê bao UMTS RAB Radio access bearer Mang truy nhập vô tuyến SCS Service capability server Server phục vụ S – CSCF Serving – CSCF CSCF – phục vụ SLF Subscriber locator function Chức vị trí thuê bao SIM Subsciber identifier modul Khối nhận dạng thuê bao SIP Session initiation protocol Giao thức khởi tạo phiên SGW Signalling gateway Cổng báo hiệu THIG Topology hiding interwork gateway Cổng tương tác ẩn giao thức UE User Equipment Thiết bị người dùng UMTS Universal mobile telecommunication Hệ thống thơng tin di động tồn cầu system Nguyễn Văn Quân (A), D2001VT Đồ án tốt nghiệp đại học Mở đầu CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG Mục tiêu phần nhằm giới thiệu xu hướng phát triển mạng dịch vụ viễn thơng, từ nói đến nội dung tính cấp thiết đồ án 1.1 Xu hướng phát triển dịch vụ mạng viễn thông Mong muốn nhiều khách hàng triển khai dịch vụ mạng khoảng thời gian ngắn Những nhà cung cấp dịch vụ viễn thơng khơng có đủ thời gian để xây dựng sở hạ tầng mạng kết hợp sở hạ tầng cũ giải pháp đưa Kết hợp sở hạ tầng để truyền tín hiệu nhiều phương tiện cáp đồng, cáp quang, vô tuyến giải pháp tốt Những dịch vụ sử dụng công nghệ chủ yếu như: Mạng số đa dịch vụ tích hợp ISDN, chuyển mạch kênh, chuyển mạch gói, chuyển mạch tin, công nghệ ATM, chuyển mạch khung, Fast Ethernet, Token ring, dịch vụ số liệu phân tán dựa cáp quang FDDI Ngồi cơng nghệ Nguyễn Văn Quân (A), D2001VT Đồ án tốt nghiệp đại học Mở đầu sử dụng như: dịch vụ số liệu multi-megabit SMDS SONET/SDH, xDSL B-ISDN, công nghệ truy nhập vô tuyến CDMA, TDMA, FDMA… Các cơng nghệ có giải pháp kĩ thuật hệ thống hỗ trợ hệ thống Khi có nhiều cơng nghệ mạng dẫn đến tăng trưởng phần tử mạng làm tăng phức tạp đồng cơng tác quản lí, nhà khai thác mạng khác lại sử dụng công nghệ chuẩn khác dẫn đến việc tồn nhiều mạng riêng rẽ, vấn đề thách thức thực tế với mạng viễn thông Trong mạng hệ kết tiếp (NGN) hệ thống hỗ trợ có khả thích nghi với điều kiện mạng, hội tụ công nghệ mạng lõi, mạng truy nhập, dịch vụ đầu cuối có nhờ đáp ứng nhu cầu kách hàng địi hỏi có nhiều loại hình truyền thông (thoại, liệu, Internet, video, truy nhập không dây…) mà cần nhà cung cấp dịch vụ Để thực điều tổ chức chuẩn hóa viễn thông ITU-T, IETF, 3GPP … đưa mơ hình mạng hội tụ minh, tổ chức tiếp cận vấn đề hội tụ từ khía cạnh riêng ITU-T tiếp cận vấn đề mạng hội tụ từ khía cạnh mạng PSTN/ ISDN, IETF tiếp cận từ khía cạnh mạng Internet, 3GPP ETSI tiếp cận vấn đề từ khía cạnh mạng di động hệ (3G) Nhìn chung tiếp cận vấn đề hội tụ mạng từ khía cạnh xây dựng mạng hội tụ từ mạng công nghệ có Tuy nhiên chưa có chuẩn chung để xây dựng mạng hội tụ 3GPP đưa mơ hình khai qt hội tụ mạng sau: Trước PCS IS-95A Hiện IS-95B CDMA2000 1X Tương lai 1X EV-DO 1X EV-DV WCDMA Mạng di động IEEE802.11a IEEE802.11 Mạng hội tụ băng rộng Toàn IP IEEE802.11b IEEE802.11g Mạng không dây PSTN Modem ADSL VDSL FTTH ISDN Mạng cố định Hình 1: Xu hướng hội tụ mạng 3GPP Nguyễn Văn Quân (A), D2001VT Đồ án tốt nghiệp đại học Mở đầu Mạng di động trước với hệ thống PCS-IS95A hệ thống IS95B cung cấp dịch vụ thoại truyền thống với tốc độ thoại từ 14,4 Kbps đến 64 Kbps, với hệ thống CDMA 2000-1x có nhiều khả với tốc độ thoại lên tới 144 Kbps hệ thống 1X ED-VO cho tốc độ gói thoại lên tới 2,4 Mbps, tương lai với hệ thống di đống sử dụng hệ thống 1x ED-DV W-CDMA có khả cung cấp dịch vụ chất lượng cao Mạng không dây trước hoạt động theo chuẩn IEEE802.11 băng tần 2,4 Ghz cung cấp dịch vụ tốc độ Mbps, hoạt động theo chuẩn IEE802.11b băng tần 2,4 Ghz cung cấp dịch vụ 11 Mbps, tương lai mạng không dây hoạt động theo chuẩn IEEE802.11a IEEE802.11g băng tần Ghz 2,4 Ghz cung cấp dịch vụ tốc độ 54 Mbps Mạng cố định trước hoạt động hệ thống PSTN ISDN hoạt động công nghệ ADSL VDSL cung cấp liệu tốc độ từ đến Mbps 50 Mbps, tương lai mạng cố định hoạt động hệ thống FTTH cung cấp dịch vụ với tốc độ hàng trăm Mbps Tất mạng thông qua IMS 3GPP hội tụ lại thành mạng chung thống băng rộng với công nghệ truyền tải lõi IP Thông m inh Bên cạnh hội tụ mạng 3GPP đưa mơ hình hội tụ dịch vụ sau: Môi trường hội tụ Dịch vụ định vị Điều khiển từ xa Dịch vụ biểu cảm Người-Máy Hội nghị truyền hình DAB/DVB Thoại thấy hình TV di động Người-Người Hướng thoại VOD Video streaming Di động Dịch vụ theo vị trí SMS Tải nhạc chng Hướng thoại Dữ liệu tốc độ thấp Multimedia Multimedia nhanh, băng rộng Hình 2: Xu hướng phát triển dịch vụ mạng 3GPP Nguyễn Văn Quân (A), D2001VT Đồ án tốt nghiệp đại học Mở đầu Như môi trường mạng hội tụ dịch vụ nhà cung cấp cung cấp tất dịch vụ viễn thông trước mà được bổ sung thêm dịch vụ đa phương tiện băng rộng, nhanh thông minh Các mạng đơn lẻ di động, mạng thoại truyền thống, mạng truyền liệu, mạng Internet… cung cấp dịch vụ đơn lẻ, sang môi trường mạng hội tụ dịch vụ cung cấp hình thức đa phương tiện nhanh thông minh 1.2 Nội dung phạm vi đồ án Từ phân tích phần tình hình xu hướng phát triển mạng dịch vụ viễn thơng trước tình hình mạng viễn thông Việt Nam ta thấy sau: Về mạng Hoạt động riêng rẽ: Thị trường dịch vụ viễn thông cung cấp hai nhà cung cấp dịch vụ di đông cố định Do tồn hai mạng độc lập hoạt động Sự bất tiện: Muốn sử dụng dịch vụ thuê bao phải kết nôi đến hai nhà cung cấp họ phải tốn hai hóa đơn Các đầu cuối riêng rẽ: Dịch vụ cố đinh dịch vụ di động cung cấp thông qua đầu cuối riêng biệt Về dịch vụ Vẫn dịch vụ truyền thống, riêng lẻ Tốc độ truyền thấp Kém thông minh Không cung cấp dịch vụ đa phương tiện Để giải vấn đề viện cơng nghệ bưu viễn thông Việt Nam không ngừng nghiên cứu thử nghiệm hệ thống mạng đa dịch vụ băng rộng để đưa mơ hình chuẩn cho mạng viễn thơng nước ta Qua q trình nghiên cứu thử nghiệm tơi giao nhiệm vụ thực đồ án “Kiến trúc IMS mạng NGN” Với giúp đỡ bảo tận tình thầy Trần Trung Hiếu tơi thực hiệu nội dung đồ án sau: Chương 1: Nói đến xu hướng phát triển mạng dịch vụ viễn thơng từ đưa bất cập tồn mạng viễn thông nhu cầu sử dụng Nguyễn Văn Quân (A), D2001VT 10