Xu hướng phát triển dịch vụ và mạng viễn thông
Mong muốn của rất nhiều khách hàng là được triển khai các dịch vụ mới của mạng trong khoảng thời gian ngắn nhất Những nhà cung cấp dịch vụ viễn thông không có đủ thời gian để xây dựng cơ sở hạ tầng mạng mới và như vậy sự kết hợp cơ sở hạ tầng mới và cũ là giải pháp đầu tiên được đưa ra Kết hợp cơ sở hạ tầng để truyền tín hiệu trên nhiều phương tiện như cáp đồng, cáp quang, vô tuyến cho đến nay vẫn là giải pháp tốt
Những dịch vụ mới đang được sử dụng trong công nghệ hiện tại chủ yếu như: Mạng số đa dịch vụ tích hợp ISDN, chuyển mạch kênh, chuyển mạch gói, chuyển mạch bản tin, công nghệ ATM, chuyển mạch khung, Fast Ethernet, Token ring, các dịch vụ số liệu phân tán dựa trên cáp quang FDDI Ngoài ra các công nghệ mới cũng đang được sử dụng hiện nay như: dịch vụ số liệu multi-megabit SMDS SONET/SDH, xDSL và B-ISDN, các công nghệ truy nhập vô tuyến như CDMA, TDMA, FDMA… Các công nghệ trên đây đều có những giải pháp kĩ thuật và những hệ thống hỗ trợ trên chính hệ thống của mình Khi có nhiều công nghệ mạng sẽ dẫn đến tăng trưởng các phần tử mạng và do vậy sẽ làm tăng sự phức tạp trong đồng bộ và công tác quản lí, hơn nữa các nhà khai thác mạng khác nhau lại sử dụng các công nghệ và các chuẩn khác nhau do vậy dẫn đến việc tồn tại nhiều mạng riêng rẽ, đây là vấn đề thách thức thực tế với mạng viễn thông hiện nay
Trong mạng thế hệ kết tiếp (NGN) các hệ thống hỗ trợ có khả năng thích nghi với các điều kiện trên mạng, hội tụ các công nghệ về mạng lõi, mạng truy nhập, dịch vụ và đầu cuối hiện có nhờ vậy đáp ứng được nhu cầu của kách hàng đòi hỏi có nhiều loại hình truyền thông (thoại, dữ liệu, Internet, video, truy nhập không dây…) mà chỉ cần một nhà cung cấp dịch vụ Để thực hiện điều này các tổ chức chuẩn hóa viễn thông như ITU-T, IETF, 3GPP … đã đưa ra các mô hình mạng hội tụ của minh, mỗi tổ chức tiếp cận vấn đề hội tụ từ một 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, trong khi đó3GPP và ETSI tiếp cận vấn đề từ khía cạnh mạng di động thế hệ 3 (3G)
Nhìn chung tiếp cận vấn đề hội tụ mạng từ khía cạnh nào đi nữa thì đều xây dựng mạng hội tụ từ các mạng và công nghệ hiện có Tuy nhiên vẫn chưa có một chuẩn chung duy nhất nào để xây dựng mạng hội tụ
3GPP đưa ra mô hình khai quát về hội tụ mạng như sau:
Mạng hội tụ băng rộng Toàn IP Mạng không dây
Trước đây Hiện tại Tương lai
Mạng hội tụ băng rộng Toàn IP Mạng không dây
Trước đây Hiện tại Tương lai
Hình 1 1: Xu hướng hội tụ mạng của 3GPP
Mạng di động trước đây với hệ thống PCS-IS95A và hệ thống IS95B chỉ cung cấp được dịch vụ thoại truyền thống với tốc độ thoại từ 14,4 Kbps đến 64 Kbps, hiện nay với hệ thống CDMA 2000-1x đã có nhiều khả năng mới với tốc độ thoại lên tới
144 Kbps và hệ thống 1X ED-VO cho tốc độ gói thoại lên tới 2,4 Mbps, tương lai với hệ thống di đống sẽ sử dụng hệ thống 1x ED-DV và W-CDMA có khả năng cung cấp dịch vụ chất lượng cao
Mạng không dây trước đây hoạt động theo chuẩn IEEE802.11 băng tần 2,4 Ghz cung cấp dịch vụ tốc độ 1 Mbps, hiện nay 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 và IEEE802.11g trên băng tần 5 Ghz và 2,4 Ghz cung cấp dịch vụ tốc độ
Mạng cố định trước đây hoạt động trên các hệ thống PSTN và ISDN nhưng hiện nay hoạt động trên các công nghệ ADSL và VDSL cung cấp dữ liệu tốc độ từ 1 đến 8Mbps hoặc 50 Mbps, trong tương lai mạng cố định hoạt động trên hệ thống FTTH cung cấp dịch vụ với tốc độ hàng trăm Mbps
Tất cả các mạng trên thông qua IMS của 3GPP sẽ được hội tụ lại thành một mạng chung thống nhất băng rộng với công nghệ truyền tải lõi IP
Bên cạnh hội tụ mạng 3GPP cũng đưa ra mô hình hội tụ dịch vụ như sau:
DAB/DVB Thoại thấy hình
VOD Video streaming Dịch vụ theo vị trí
Dịch vụ định vị Điều khiển từ xa Dịch vụ biểu cảm Hội nghị truyền hình
Dữ liệu tốc độ thấp Multimedia Multimedia nhanh, băng rộng
DAB/DVB Thoại thấy hình
VOD Video streaming Dịch vụ theo vị trí
Dịch vụ định vị Điều khiển từ xa Dịch vụ biểu cảm Hội nghị truyền hình
Dữ liệu tốc độ thấp Multimedia Multimedia nhanh, băng rộng
Hình 1 2: Xu hướng phát triển dịch vụ mạng của 3GPP
Như vậy trong môi trường mạng hội tụ dịch vụ nhà cung cấp không những cung cấp tất cả các dịch vụ viễn thông trước đây mà còn được được bổ sung thêm dịch vụ đa phương tiện băng rộng, nhanh và thông minh
Các mạng đơn lẻ như di động, mạng thoại truyền thống, mạng truyền dữ liệu, mạng Internet… chỉ cung cấp được dịch vụ đơn lẻ, nhưng sang môi trường mạng hội tụ dịch vụ được cung cấp dưới hình thức đa phương tiện nhanh và thông minh.
Nội dung và phạm vi đồ án
Từ những phân tích trong phần trên về tình hình và xu hướng phát triển mạng và dịch vụ viễn thông và trước tình hình mạng viễn thông Việt Nam hiện nay ta thấy như sau:
1 Hoạt động riêng rẽ: Thị trường dịch vụ viễn thông được cung cấp bởi hai nhà cung cấp dịch vụ là di đông và cố định Do vậy tồn tại hai mạng độc lập đang hoạt động
2 Sự bất tiện: Muốn sử dụng dịch vụ thì thuê bao phải kết nôi đến cả hai nhà cung cấp đó và họ phải thanh toán cả hai hóa đơn
3 Các đầu cuối riêng rẽ: Dịch vụ cố đinh và dịch vụ di động được cung cấp thông qua các đầu cuối riêng biệt nhau
1 Vẫn là các dịch vụ truyền thống, riêng lẻ
4 Không cung cấp được dịch vụ đa phương tiện Để giải quyết vấn đề này viện công nghệ bưu chính viễn thông Việt Nam không ngừng nghiên cứu và thử nghiệm các hệ thống mạng đa dịch vụ băng rộng để đưa ra mô hình chuẩn cho mạng viễn thông nước ta
Với sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của thầy Trần Văn Cúc tôi đã thực hiện được nội dung đồ án như sau:
Chương 1: Nói đến xu hướng phát triển mạng và dịch vụ viễn thông từ đó đưa ra những bất cập đang tồn tại trong mạng viễn thông hiện nay đối với nhu cầu sử dụng dịch vụ viễn thông đang bùng phát hiện nay Trước tình hình đó xu hướng xây dựng một mạng chung duy nhất có khả năng đáp ứng và phục vụ to lớn dựa trên các mạng hiện có để đáp ứng nhu cầu sử dụng dịch vụ của người dùng đầu cuối là một hướng khả thi nhất
Chương 2: Giới thiệu kiến trúc NGN để thấy được vị trí của IMS-3GPP trong kiến trúc này, bên cạnh đó phần này còn đưa ra một số mô hình IMS của các tổ chức khác nhau như ITU-T, ETSI, IETF và so sánh kiến trúc IMS của các tổ chức này.
Chương 3 : Trình bày các giao thức báo hiệu và điều khiển chính sử dụng trong truyển thông đa phương tiện như :H.323, SIP, BICC, MGCP ,h248/MEGACO ,so sánh chỉ ra được một số điểm khác biệt giữa H.323 và SIP.
Chương 4: Trình bày các một thủ tục luồng phiên trên các giao diện trong phân hệ IMS của 3GPP Phần này là nội dung chính của đồ án cần thực hiện để hiểu được phương thức hoạt động, nhiệm vụ của các phần tử trong phân hệ IMS trên các giao diện bên trong IMS và giữa các giao diện của IMS với các phân hệ khác trong NGN
Cuối cùng là những tổng kết và đánh giá chung sau khi nghiên cứu IMS của 3GPP
Tuy nhiên do thời gian có hạn, nên đề tài vẫn chưa nêu được các nội dung liên quan đến IMS như:
Điều khiển cuộc gọi đa phương tiện IP dựa trên SIP và SDP
Các yêu cầu dịch vụ cho phân hệ IMS
Luồng báo hiệu trên các giao diện Cx và Dx
Quản lí tính cước, quản lí truyền thông và thông tin tính cước cho IMS
Các nội dung mà đề tài chưa thực hiện được được trình bày trong các phát hành của 3GPP như 3GPP TS 22 228; 3GPP TS 24 229; 3GPP TS 32 225; 3GPP TS 24. 147
Kiến trúc NGN
2.1.1 Mạng viễn thông hiện nay
Như phần trên đã trình bày, mạng viễn thông hiện nay được triển khai theo các ứng dụng thực tiễn đơn lẻ Ví dụ như trong mạng chuyển mạch điện thoại công cộngPSTN, một cuộc nối được thiết lập giữa hai thuê bao thông qua quá trình trao đổi khe thời gian cố định trong suốt quá trình cuộc gọi Kiểu mạng này phù hợp cho điện thọai vì chúng có tốc độ bit không đổi và thông tin có tính thời gian thực cao Với các ứng dụng truyền dữ liệu thì việc sử dụng riêng một kênh thông tin để truyền là rất lãng phí về tài nguyên và không phù hợp với yêu cầu sử dụng
Với các mạng di động hiện nay (PLMN) mặc dù có tốc độ phát triển rất nhanh tuy nhiên dịch vụ mà nhà khai thác mạng di động cung cấp cho khách hàng vẫn chỉ là dịch vụ thoại truyền thống kết hợp với dịch vụ bản tin ngắn (SMS) Vẫn không đáp ứng được nhu cầu truyền thông đa phương tiện của khách hàng hơn nữa giá cả đối với thuê bao di động còn cao và với các thuê bao có nhu cầu sử dụng cả dịch vụ di động và dịch vụ cố định thì họ vẫn phải thanh toán hai hóa đơn cho hai nhà cung cấp dịch vụ đó
Tương tự như vậy mạng chuyển mạch gói là rất hữu hiệu cho việc chuyển thông tin số liệu nhưng lại không phù hợp cho truyền thoại vì độ trễ truyền thông tin là không kiểm sóat được
Một giải pháp để giải quyết vấn đề này là tạo ra một mạng tích hợp có thể cung cấp nhiều loại hình dịch vụ có yêu cầu băng thông, thời gian thực và chất lượng dịch vụ khác nhau
Bước đầu tiên trong hướng đi này là phát triển ISDN băng hẹp cung cấp báo hiệu kênh chung giữa các người sử dụng cho tất cả các dịch vụ thoại và số liệu Trong khi đó vẫn duy trì sự riêng biệt giữa chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói tại trạm trung gian Người dùng được cung cấp các truy nhập số tốc độ 2B+D cho cả thoại và số liệu cùng với 16 Bbps cho báo hiệu và các dịch vụ chuyển mạch gói Tuy nhiên hướng phát triển này dần dần bộc lộ yếu điểm khi nhu cầu dịch vụ băng thông rộng ngày càng phát triển Tốc độ truy nhập 2B+D là quá thấp so với nhu cầu dịch vụ băng rộng hiện nay ISDN ngày càng thể hiện nhược điểm không thể đáp ứng được nhu cầu truyền thông, trong khi đó công nghệ truyền dẫn và công nghệ điện tử VLSI (Very large scale intergration) ngày càng phát triển và xuất hiện công nghệ mới có khả năng truyền tải cao được đánh giá là có nhiều hứa hẹn để truyền dẫn cả thoại và dữ liệu đó là ATM đã đưa ra một hướng mới để phát triển ISDN băng hẹp thành ISDN băng rộng (B-ISDN).B-ISDN cung cấp các dịch vụ chuyển mạch kênh, chuyển mạch gói theo kiểu đơn phương tiện, đa phương tiện, theo kiểu hướng kết nối hay phi kết nối và theo cấu hình đơn hướng hoặc đa hướng
Tuy nhiên khi triển khai B-ISDN với công nghệ nền tảng là ATM thì vấn đề giá thành xây dựng mạng lại quá lớn vì B-ISDN không tận dụng tối đa nền tảng mạng hiện có do vậy không đáp ứng kịp thời cho nhu cầu sử dụng dịch vụ của khách hàng
2.1.2 Mạng viễn thông trên con đường tiến tới NGN
Từ tình hình mạng viễn thông hiện nay và sự bùng nổ về nhu cầu dịch vụ băng rộng, việc xây dựng một mạng cung cấp đa loại hình dịch vụ tốc độ cao băng thông lớn là vấn đề tất yếu của các nhà khai thác mạng
ISDN, B-ISDN đều có nhược điểm khi được triển khai để cung cấp dịch vụ tốc độ cao băng thông lớn cho khách hàng Vậy thì câu hỏi đặt ra là mô hình mạng nào có thể khắc phục được nhược điểm của hai mạng trên trong khi vẫn có thể cung cấp dịch vụ đa phương tiện cho khách hàng Để trả lời câu hỏi đó các tổ chức chuẩn hóa viễn thông đã nghiên cứu và đưa ra mô hình mạng hội tụ có khả năng cung cấp dịch vụ đa phương tiện cho khách hàng trong khi đó giá thành và thời gian xây dựng mạng là rẻ nhất và nhanh nhất – đó chính là mạng NGN
NGN được ITU-T định nghĩa như sau:
“Mạng thế hệ kế tiếp (NGN) là mạng dựa trên nền gói có thể cung cấp các dịch vụ truyền thông và có thể tận dụng được các dải băng tần rộng, các công nghệ truyền tải với QoS cho phép và ở đó các chức năng liên quan đến dịch vụ sẽ độc lập với các công nghệ truyền tải ở lớp dưới NGN cho phép người dùng truy nhập không hạn chế tới các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông khác nhau NGN hỗ trợ tính lưu động nói chung để có thể cung cấp dịch vụ thích hợp và rộng khắp tới các người dùng
Như vậy NGN được mô tả theo các đặc điểm cơ bản như sau:
Truyền tải trên nền gói
Tách biệt các chức năng điều khiển với các khả năng mang, cuộc gọi/ phiên và ứng dụng/ dịch vụ
Tách riêng việc cung cấp dịch vụ khỏi mạng và cung cấp các giao diện mở
Hỗ trợ tất cả các dịch vụ, các ứng dụng và các kỹ thuật dựa trên khối xây dựng dịch vụ (bao gồm dịch vụ thời gian thực, phân loại dịch vụ, dịch vụ phi thời gian thực và dịch vụ đa phương tiện)
Các khả năng băng rộng với QoS đầu cuối tới đầu cuối và truyền tải trong suốt
Tương tác với các mạng trước đây thông qua các giao diện mở
Tính lưu động nói chung
Truy nhập không hạn chế cho người dùng tới các nhà cung cấp dịch vụ khác nhau
Một sự đa dạng về kế hoạch nhận dạng để giải quyết địa chỉ IP cho mục đích định tuyến trong mạng IP
Nhìn từ phía UE, dịch vụ được hội tụ thành một dịch vụ chung duy nhất
Hội tụ dịch vụ giữa mạng cố định và mạng di động
Các chức năng liên quan đến dịch vụ độc lập với các công nghệ lớp dưới
Phục tùng tất cả các thủ tục theo quy tắc như truyền thông khẩn cấp và an ninh/ riêng lẻ”
NGN tập hợp được ưu điểm của các công nghệ mạng hiên có, tận dụng băng thông rộng và lưu lượng truyền tải cao của mạng gói để đáp ứng sự bùng nổ nhu cầu lưu lượng thoại truyền thông hiện nay và nhu cầu truyền thông đa phương tiện của người dùng đầu cuối Điện thoại IP (IPT) là ví dụ điển hình để minh họa cách tín hiệu thoại được chuyển đổi thành gói dữ liệu rồi truyền trên nền IP trong mạng NGN như thế nào Có thể nói truyền thoại trên nền gói là ưu điểm lớn nhất mà NGN đã thực hiện được hơn hẳn so với các công nghệ mạng trước đây Đặc điểm của NGN là cấu trúc phân lớp theo chức năng và phân tán các tài nguyên trên mạng Điều này đã làm cho mạng được mềm hóa và sử dụng các giao diện mở API (Application program interface) để kiến tạo các dịch vụ mà không phụ thuộc nhiều vào các nhà cung cấp thiết bị và dịch vụ mạng
Xu hướng phát triển công nghệ viễn thông cho NGN có ba lĩnh vực cần chú ý tập chung:
Công nghệ truyền dẫn: Từ quang cho đến quang hóa hoàn toàn
Công nghệ chuyển mạch: Tích hợp vi mạch, kĩ thuật số, IP Kết hợp chuyển mạch kênh với chuyển mạch gói, đa dịch vụ, đa tốc độ, chuyển mạch quang
Công nghệ truy nhập: Kết hợp truyền thông và tin học: có các kiểu truy nhập như quang, cáp đồng (ADSL, HDSL), vô tuyến
Xu hướng phát triển dịch vụ cho NGN cần đạt được những điều sau:
Đa phương tiện truyền thông
Truyền hình chất lượng cao HDTV
Dịch vụ phải được tích hợp Động lực chính cho sự phát triển hay “di cư” sang mạng NGN chính là vấn đề giá cả Vì xây dựng mạng NGN không những tận dụng tối ưu cơ sở hạ tầng mạng hiện có mà còn tập hợp được những ưu điểm chính, loại bỏ những khuyết điểm cố hữu của các công nghệ mạng hiện nay
Một động lực quan trọng khác đó là sự phân biệt dịch vụ Trọng tâm ban đầu của nhiều mạng NGN là hỗ trợ các dịch vụ truyền thống thoại hoặc dữ liệu Song ngày nay có nhiều nhà cung cấp dịch vụ thực hiện chiến lược của mình trên các mặt bằng dịch vụ hội tụ
Như vậy trên quan điểm của nhà khai thác dịch vụ thì lí do chính để xây dựng mạng NGN là:
Giảm thời gian tung ra thị trường cho các công nghệ và dịch vụ mới
Thuận tiện cho các nhà cung cấp thiết bị, các nhà cung cấp mạng mang, hay cho các nhà phát triển phần mềm
Giảm độ phức tạp trong vận hành bằng việc cung cấp các hệ thống phân chia theo khối đã được chuẩn hóa
Hỗ trợ phương thức phân chia một mạng chung thành các mạng ảo riêng rẽ về mặt lôgic
ITU-T cũng đưa ra khuyến cáo khi tiến hành xây dựng NGN từ mạng hiện có cho các nhà xây dựng mạng theo mô hình sau:
Hình 2 1: Các khả năng tiến đến NGN
Nhìn từ mô hình thì các mạng hiện có như PSTN, IN, mạng số liệu, mạng Internet, mạng cáp, mạng vô tuyến đều có thể phát triển lên NGN theo hai con đường là có thể phát triển từng bước thông qua mạng lai ghép, mạng VoIP rồi tiến tới NGN hoặc tiến thẳng lên NGN
Tùy theo điều kiện cụ thể của từng vùng mạng mà xây dựng NGN với giá thành thấp nhất và nhanh nhất
Mô hình NGN do ETSI đưa ra như sau:
Hình 2 2: Kiến trúc mạng NGN
Từ kiến trúc NGN tổng quan của ETSI có các đặc điểm sau:
NGN kế thừa các mạng hiện có như PSTN, ISDN, Internet, PLMN vv
Phân hệ IMS trong kiến trúc NGN
Hệ thống con đa phương tiện IP (IMS) là phần mạng được xây dựng bổ sung cho các mạng hiện tại nhằm thực hiện nhiệm vụ hội tụ mạng và cung cấp dịch vụ đa phương tiện cho khách hàng đầu cuối
IMS 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, audio với dữ liệu và hội tụ truy nhập giữa 2G, 3G và 4G với mạng không dây IMS được thiết kế dựa trên SIP cho phép truyền bất kì phương tiện truyền thông nào như thoại, video hay dữ liệu qua bất kì mạng nào
Phân hệ mạng lõi đa phương tiện IP bao gồm tất cả các thành phần mạng lõi (CN) để cung cấp các dịch vụ đa phương tiện IP Các thành phần này bao gồm tất cả các thành phần liên quan đến mạng báo hiệu và mạng mang như đã xác định ở 3GPP
TS 23 002: "Network Architecture" Dịch vụ đa phương tiện IP được dựa trên khả năng điều khiển phiên, các mạng mang đa phương tiện, các tiện ích của miền chuyển mạch gói (PS) do IETF xác định Để các đầu cuối đường dây có thể truy nhập độc lập với vận hành và bảo dưỡng qua mạng Internet, phân hệ đa phương tiện IP đã cố gắng tương thích với các chuẩnIETF (chuẩn Internet) Trong một số trường hợp là lấy chuẩn giao thức của IETF do đó các giao diện này tương thích hợp lý với các chuẩn Internet ví dụ như giao thức SIP
Phân hệ mạng lõi đa phương tiện IP cho phép các nhà vận hành mạng di động mặt đất PLMN sẵn sàng phục vụ các dịch vụ đa phương tiện cho khách hàng của họ bằng cách xây dựng lên các ứng dụng, các dịch vụ với các giao thức Internet Ở đây không có mục đích là để chuẩn hóa các dịch vụ trong phạn vi của phân hệ IM CN, mà mục đích chính là để các dịch vụ sẽ được phát triển do các nhà khai thác mạng PLMN và hiệp hội các nhà cung cấp thứ ba khác bao gồm cả không gian Internet đang sử dụng và phân hệ IM CN Phân hệ IM CN có thể cho phép hội tụ để truy nhập thoại, hình ảnh, video, bản tin, dữ liệu và web dựa trên các công nghệ cho người dùng đầu cuối không dây, và có thể phối hợp sự phát triển về Internet với sự phát triển của truyền thông di động
Giải pháp cuối cùng để có thể hỗ trợ các ứng dụng đa phương tiện IP gồm có các đầu cuối, mạng truy nhập vô tuyến GERAN hoặc UTRAN, mạng lõi GPRS tiên tiến, và các thành phần chức năng đặc biệt của phân hệ IM CN được mô tả trong đồ án này
Sự khác biệt của IMS với kiến trúc mạng truyền thống là lớp ứng dụng và chuyển mạch rất gần với mạng truy nhâp, với kiến trúc này nó có thể áp dụng cho bất kì mạng truy nhập nào như 3G, Wifi, DSL, cable …
Các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông đang chuyển dịch vụ thoại truyền thống sang VoIP để tối ưu cho giá thành đầu tư và giá thành dịch vụ Tuy nhiên nếu chỉ chuyển sang mỗi mạng VoIP thì vẫn không đủ để giải quyết hết những lo âu về giá thành đầu tư, giá cước thu nhập và còn phải tăng nhiều chi phí mới Khi dịch vụ thoại chuyển sang mạng IP, nó sẽ trở thành một phần của bộ các dịch vụ truyền thông hướng kết nối đa phương tiện thời gian thực chạy trên mạng IP và cùng chia sẽ một sự sắp xếp client-server chung như dịch vụ tin khẩn, cuộc gọi khẩn, hội nghị mạng và các dịch vụ VoIP, 3G … Thêm vào đó để VoIP có thể hỗ trợ lớp các dịch vụ mới như dich vụ đa phương tiện, dịch vụ tích hợp thì cần có một nền tảng chuyển tiếp dịch vụ mới.Nền tảng ở đây được chọn chính là IMS (IP Multimedia Subsystem) do 3GPP định nghĩa và phát triển Giải pháp của họ là thoại thế hệ kế tiếp với hệ thống dữ liệu, phần mềm và các dịch vụ chuyên nghiệp, để đáp ứng mạng cần hoạt động cả mạng đường dây và mạng không dây
Tuy nhiên để các thành phần này hội tụ với các lớp dịch vụ mới và đảm bảo QoS thì mạng phải có một kiến trúc dịch vụ phù hợp và có khả năng để hỗ trợ cho:
Tách lớp đầu cuối và truyền tải khỏi lớp điều khiển phiên
Quản lí phiên qua các dịch vụ thời gian thực
Tương thích với dịch vụ mạng thông minh tiên tiến
Tương tác trong suốt với các mạng TDM trước đây
Hội tụ dịch vụ mạng không dây và dịch mạng đường dây
Pha trộn thoại với các dịch vụ thời gian thực
Thống nhất kĩ thuật để chia sẻ thông tin thộc tính người dùng qua dịch vụ
Thống nhất kĩ thuật để nhận thực và quảng bá người dùng đầu cuối
Mở ra giao diện chuẩn và giao diện lập trình ứng dụng
3GPP, ETSI và diễn đàn Parlay định nghĩa kiến trúc dịch vụ IMS để hỗ trợ các yêu cầu đã nói đến trước đây qua phiên bản sau:
Mạng đa ph ơng tiện IP
Mạng báo hiệu di động kế thừa
Hình 2 3: Sơ đồ kiến trúc IMS của 3GPP
Và kiến trúc IMS mức cao khi nó được đặt trong mạng cùng với các giao diện tương ứng như sau:
Hình 2 4: Kiến trúc IMS trong NGN
TÓM LẠI: 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
2.2.2 Chức năng các phần tử trong IMS
CSCF có thể có một số vai trò khác nhau khi được sử dụng trong phân hệ đa phương tiện IP Nó có thể hoạt động như một Proxy-CSCF (P-CSCF), như một Serving-CSCF (S-CSCF), và có thể như một Interrogating-CSCF (I-CSCF) Hình sau thể hiện kiến trúc CSCF với các giao diện của nó
Hình 2 5: Kiến trúc các CSCF
P-CSCF là điểm giao tiếp đầu tiên trong phân hệ IM CN Địa chỉ của nó được
UE phát hiện sau khi tích cực thành công một PDP Context P-CSCF xử lí như một người đại diện ví dụ tiếp nhận hay yêu cầu rồi phục vụ hoặc gửi chúng đi P-CSCF sẽ không thay đổi các URI yêu cầu trong bản tin INVITE SIP P-CSCF có thể cư xử như một UA nhưng nó có thể kết thúc độc lập với giao dịch SIP
Chức năng điều khiển hợp đồng (PCF) là một thực thể logic của P-CSCF
P-CSCF thực hiện các chức năng sau:
Chuyển tiếp yêu cầu đăng kí SIP nhận được từ UE tới một I-CSCF đã xác định sử dụng tên miền mạng nhà khi được UE cung cấp
Chuyển tiếp một bản tin SIP nhận được từ UE tới một Server SIP (e.g S-CSCF) với tên của P-CSCF đã nhận được từ thủ tục đăng kí
Gửi đáp ứng hoặc yêu cầu tới UE
Phát hiện hoặc điều khiển các yêu cầu thiết lập phiên khẩn cấp như các thủ tục điều khiển lỗi
Bảo dưỡng hệ thống bảo mật giữa nó và UE
Thực hiện nén hoặc giải nén các bản tin SIP
Trao quyền quản lí mạng mang và quản lí QoS
I-CSCF là điểm giao tiếp trong phạm vi mạng của nhà khai thác cho tất cả các kết nối tới thuê bao của nhà khai thác mạng, hoặc một thuê bao chuyển mạng hiện tại nằm trong phạm vi vùng phục vụ của nhà khai thác mạng Trong một mạng có thể có nhiều I-CSCF
I-CSCF thực hiện các chức năng sau:
Phân bổ một S-CSCF cho một người dùng thực hiện đăng kí SIP
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 đáp ứng SIP tới S-CSCF đã xác định trong bước trên
Sử dụng tài nguyên và thanh toán
Cổng liên mạng ẩn cấu hình: trong việc thực hiện các chức năng trên nhà khai thác có thể sử dụng chức năng cổng liên mạng ẩn cấu hình (THIG) trong I-CSCF hoặc kĩ thuật khác để ẩn cấu hình và khả năng của mạng khỏi các mạng ngoài Khi một I- CSCF được chọn 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 phép vận hành và bảo dưỡng độc lập cấu hình
S-CSCF thực hiện dịch vụ điều khiển phiên cho UE Nó bảo dưỡng trạng thái một phiên khi cần thiết để nhà khai thác mạng hỗ trợ các dịch vụ Trong phạm vi mạng của nhà khai thác các S-CSCF khác nhau có thể có các chức năng khác nhau S-CSCF thực hiện các chức năng như sau:
Có thể xử lí như một REGISTRAR, nó tiếp nhận yêu cầu đăng kí và thiết lập thông tin khả dụng cho nó qua server vị trí (e.g HSS)
Lưu lượng liên quan đến phiên và không liên quan đến phiên
Điều khiển phiên cho các đầu cuối đã đăng kí Nó sẽ từ chối truyền thông IMS từ/ tới nhận dạng người dùng chung đã bị ngăn chặn khỏi IMS sau khi đã hoàn thành các thủ tục đăng kí
Nó có thể xử lí như một Proxy Server, nó tiếp nhận các yêu cầu và phục vụ tại chỗ hoặc gửi chúng đi
Nó có thể xử lí như một UA Nó có thể kết thúc mà không phụ thuộc vào phiên giao dịch SIP
Tương tác với mặt bằng dịch vụ để hỗ trợ các loại dịch vụ
Cung cấp cho các điểm đầu cuối bằng việc cung cấp các thông tin
IMS của một số tổ chức tiêu chuẩn khác
Bên cạnh 3GPP, các tổ chức khác như IETF, ITU-T, ARIB, ETSI và các công ty điện tử-viễn thông như NEC, MOTOROLA,SIEMEN cũng nghiên cứu và đưa ra các phát hành của mình
Mô hình IMS trong NGN của ETSI đưa ra như sau:
Hình 2 7: Mô hình IMS của ETSI
Với kiến trúc IMS của ETSI, so với kiến trúc của 3GPP thì một số khối chức năng được thêm vào để thực hiện chức năng tương tác với các mạng IP khác như IWF,SPDF, I-BCF, SGF Còn lại các thành phần cơ sở dữ liệu HSS, thành phần điều khiểnIMS gồm P-CSCF, I-CSCF, S-CSCF; thành phần điều khiển tương tác như MGCF,BGCF, SGW; các thành phần tương tác như OSA-SCS, OSA-AS, IM-SSF, CSE; các thành phần tài nguyên MRF; thành phần tương tác phương tiện MGW; và các giao diện trong mạng đều tương tự như kiến trúc của 3GPP
ITU-T cũng đưa ra mô hình IMS của mình, mô hình này như sau:
Hình 2 8: Mô hình IMS của ITU-T
Các đặc điểm giống và khách nhau trong kiến trúc IMS của ba tổ chức ITU-T, IETF và 3GPP có thể được tổng kết như bảng sau:
Phần tử chức năng trong kiến trúc
Thành phần cơ sở dữ liệu HSS
Các thành phần điều khiển IMS: P-CSCF, I- CSCF, S-CSCF
Các thành phần điệu khiển tài
Thành phần cơ sở dữ liệu HSS
Các thành phần điều khiển IMS: P-CSCF, I- CSCF, S-CSCF
Các thành phần điệu khiển tài
Có các phần tử chức năng như3GPP và ITU-T nhưng bổ sung thêm phân hệ điều khiển chấp nhận và tài nguyên (RACS) chứa các khối chức nguyên và điều khiển tương tác BGCF, MGCF, SGW
Các thành phần tài nguyên và tương tác phương tiện MGF, MGW nguyên và điều khiển tương tác BGCF, MGCF, SGW
Các thành phần tài nguyên và tương tác phương tiện MGF, MGW năng IWF, I-BCF, SGF, SPDF để thực hiện tương tác với các mạng trước đây.
Cung cấp dịch vụ đa phương tiện cho các đầu cuối 3G
Cung cấp dịch vụ đa phương tiện cho các đầu cuối PSTN/ ISDN
Cung cấp dịch vụ đa phương tiện cho các trạm (host)
Cách tiếp cận IMS của mỗi tổ chức khác nhau là khác nhau, ITU-T định hướng xây dựng mạng NGN của mình từ nền tảng mạng cố định, IETF lại xây dựng NGN với nền tảng là mạng Internet còn 3GPP xây dựng NGN với nền tảng mạng di động 3G.
Dù lựa chọn nền tảng nào đi nữa, khi xây dựng NGN thì tất cả các mạng hiện tại như 3G, Internet, hay PSTN/ISDN đều hội tụ chung thành một mạng duy nhất để cung cấp đa loại hình dịch vụ tới người dùng đầu cuối
Tuy nhiên vấn đề lựa chọn nền tảng để xây dựng NGN sẽ quyết định tốc độ thành công khi xây dựng NGN.
PSTN/ ISDN hiện nay đã phát triển toàn cầu, số lượng thuê bao hiện đang chiếm ưu thế hơn hẳn so với các thuê bao di động hay internet Nhưng với cơ sở công nghệ mạng thì vẫn dựa trên nền mạng chuyển mạch kênh và đầu cuối cố định không có khả năng đáp ứng các dịch vụ thông minh, hơn nữa mạng truy nhập vẫn chưa số hóa hoàn toàn do vậy khả năng truyền tải tốc độ cao băng thông lớn với mạng cố định đã bộc lộ nhiều khuyết điểm.
Internet hiện nay có tốc độ phát triển nhanh nhất, chỉ trong khoảng thời gian cỡ
10 năm, internet đã phát triển toàn cầu Nền tảng công nghệ cho Internet dựa trên công nghệ gói IP do vậy Internet được coi là mạng dữ liệu có khả năng truyền tài lớn nhất.
Tuy nhiên, mong muốn của người dùng không phải là chỉ truyền dữ liệu, họ còn cần các dịch vụ thời gian thực và hướng kết nối Khi yêu cầu này đặt ra với internet rõ ràng Internet không thể đáp ứng
Từ hiện trạng mạng như vậy, giải pháp để cải thiện mạng viễn thông là kết hợp ưu điểm tốc độ bit cố đinh, hướng kết nối và đảm bảo tính thời gian thực cao của PSTN/ ISDN với những ưu điểm khả năng truyển tải lớn, tiết kiệm tài nguyên mạng, đầu cuối thông minh của mạng internet và loại bỏ những nhược điểm của các mạng này cho đến nay vẫn là một giải pháp tốt.
Mạng 3G hiện nay có tốc độ phát triển vượt bậc, mắc dù ra đời sau PSTN/ ISDN và Internet nhưng 3G đã phát triển mức toàn cầu (UMTS) 3G được xây dựng trên nền mạng thông minh PLMN, 3G còn thông minh hơn nữa Với các công nghệ truy nhập tiên tiến như TDMA, CDMA và đầu cuối thông minh, 3G đã cho phép người dùng đầu cuối vừa có khả năng sử dụng dịch vụ thời gian thực lại có khả năng truyền tải và truy nhập dữ liệu.
Bộ Giao thức H.323
Khi đề cập đến thoại IP, tiêu chuẩn quốc tế thường được đề cập đến là H.323 Giao thức H.323 là chuẩn do ITU-T SG 16 phát triển cho phép truyền thông đa phương tiện qua các hệ thống dựa trên mạng chuyển mạch gói,ví dụ như Internet
Nó được ITU_T ban hành lần đầu tiên vào năm 1996 và gần đây nhất là năm 1998.
H.323 là chuẩn riêng cho các thành phần mạng, các giao thức và các thủ tục cung cấp các dịch vụ thông tin multimedia như : audio thời gian thực, video và thông tin dữ liệu qua các mạng chuyển mạch gói, bao gồm các mạng dựa trên giao thức IP.
Tập giao thức H.323 được thiết kế để hoạt động trên tầng truyền vận của các mạng cơ sở Tuy nhiên khuyến nghị H.323 rất chung chung nên ít được coi là tiêu chuẩn cụ thể Trong thực tế, hoàn toàn có thể thiết kế một hệ thống hoàn toàn thoại tuân thủ H.323 mà không cần đến IP Khuyến nghị này chỉ đưa ra yêu cầu về "giao diện mạng gói" tại thiết bị kết cuối Ban đầu H.323 dự định giành cho X.25, FrameRelay sau đó là ATM, nhưng giờ đây lại là TCP/IP, trong khi đó có rất ít H.323 được vận hành trên mạng X.25 và ATM.
Về chức năng khái niệm Media Gateway của NGN và mạng H323 là tương tự như nhau do đó ở phần này chỉ đề cập đến các đầu cuối H323 mà chưa đề cập hay có phần tử tương đương trong mạng NGN đã đề cập ở trên
Như trên hình ta thấy cấu trúc của H323 gồm các phần tử như sau:
Hình 3.2 - Kiến trúc mạng H.323 và các phần tử
Hình 3.3 - Cấu trúc thiết bị đầu cuối H.323
• Các thiết bị nằm ngoài phạm vi khuyến nghị H.323
- Thiết bị vào ra Video
-Thiết bị vào ra Audio.
-Thiết bị vào ra số liệu.
- Giao diện người sử dụng
• Các phần tử nằm trong phạm vi khuyến nghị H.323
- Bộ mã hoá và giải mã Video.
- Bộ mã hoá và giải mã Audio.
- Bộ đệm nhận dữ liệu
- Khối điều khiển hệ thống
• Khối điều khiển theo chuẩn H.245
Sử dụng kênh điều khiển H.245 để mang các bản tin điều khiển điểm - điểm điều khiển hoạt động của thực thể H.323 đó bao gồm : khả năng trao đổi, mở và đóng các kênh logic, các yêu cầu chế độ hoạt động thích hợp, điều khiển luồng bản tin, phát các lệnh và các chỉ thị
• Điều khiển báo hiệu cuộc gọi
Sử dụng báo hiệu cuộc gọi theo khuyến nghị H.225 để thiết lập một kết nối giữa hai đầu cuối H.323. Kênh báo hiệu cuộc gọi độc lập với kênh RAS và kênh điều khiển H245 TRong hệ thống không có gatekeeper thì kênh báo hiệu cuộc gọi được thiết lập giữa hai đầu cuối H.323 tham gia cuộc gọi Còn trong hệ thống có Gatekeeper thì kênh báo hiệu cuộc gọi được thiết lập giữa các đầu cuối và Gatekeeper hoặc giữa hai đầu cuối với nhau, việc lựa chọn phương án thiết lập kênh báo hiệu cuộc gọi như thế nào là do Gatekeeper quyết định
• Chức năng báo hiệu RAS
Sử dụng các bản tin H.225 để thực hiện : đăng ký, cho phép dịch vụ, thay đổi băng thông, trạng thái, các thủ tục tách rời giữa các đầu cuối và Gatekeeper
Một miền H.323 trên cơ sở mạng IP là tập hợp tất cả các đầu cuối được gán với một bí danh Mỗi miền được quản trị bởi một Gatekeeper duy nhất, là trung tâm đầu não, đóng vai trò giám sát mọi hoạt động trong miền đó. Đây là thành phần tuỳ chọn trong hệ thống VoIP theo chuẩn H.323 Tuy nhiên nếu có mặt Gatekeeper trong mạng thì các đầu cuối H.323 và các Gateway phải hoạt động theo các dịch vụ của Gatekeeper đó Mọi thông tin trao đổi của Gatekeeper đều được định nghĩa trong RAS Mỗi người dùng tại đầu cuối được Gatekeeper gán cho một mức ưu tiên duy nhất Mức ưu tiên này rất cần thiết cho cơ chế báo hiệu cuộc gọi mà cùng một lúc mhiều người sử dụng H.323 định nghĩa cả những tính chất bắt buộc tối thiểu phải có cho Gatekeeper và những đặc tính tuỳ chọn
- Các chức năng bắt buộc tối thiểu của một Gatekeeper gồm : Phiên dịch địa chỉ, điều khiển cho phép truy nhập, điều khiển dải thông, quản lý vùng
- Các chức năng tuỳ chọn của Gatekeeper gồm có : Báo hiệu điều khiển cuộc gọi, cấp phép cho cuộc gọi, quản lý cuộc gọi
Gatekeeper hoạt động ở hai chế độ :
* Chế độ trực tiếp: Gatekeeper chỉ có nhiệm vụ cung cấp địa chỉ đích mà không tham gia vào các hoạt động kết nối khác
* Chế độ chọn đường : Gatekeeper là thành phần trung gian, chuyển tiếp mọi thông tin trao đổi giữa các bên. Gatekeeper phải thực hiện các chức năng sau:
• Chức năng dịch địa chỉ
Gatekeeper sẽ thực hiện chuyển đổi địa chỉ hình thức (dạng tên gọi hay địa chỉ hộp thư ) của một đầu cuối hay Gateway sang địa chỉ truyền dẫn (địa chỉ IP) Việc chuyển đổi được thực hiện bằng cách sử dụng bản đối chiếu địa chỉ được cập nhật thường xuyên bởi các bản tin đăng ký
Gatekeeper cho phép một truy cập mạng LAN bằng cách sử dụng các bản tin
H.225 là ARQ/ACF/ARJ Việc điều khiển này dựa trên sự cho phép cuộc gọi, băng thông, hoặc một vài thông số khác do nhà sản xuất quy định Nó có thể là chức năng rỗng có nghĩa là chấp nhận mọi yêu cầu truy nhập của đầu cuối
• Điều khiển độ rộng băng thông
Gatekeeper hỗ trợ các bản tin BRQ/BRJ/BCF cho việc quản lý băng thông Nó có thể là chức năng rỗng nghĩa là chấp nhận mọi yêu cầu thay đổi băng thông
• Quản lý vùng ở đây chữ vùng là tập hợp tất cả các phần tử H.323 gồm thiết bị đầu cuối,Gateway, MCU có đăng ký hoạt động với Gatekeeper để thực hiện liên lạc giữa các phần tử trong vùng hay từ vùng này sang vùng khác
Các chức năng không bắt buộc của Gatekeeper:
• Điều khiển báo hiệu cuộc gọi
Gatekeeper có thể lựa chọn hai phương thức điều khiển báo hiệu cuộc gọi là: hoàn thành báo hiệu cuộc gọi với các đầu cuối và xử lý báo hiệu cuộc gọi chính bản thân nó, hoặc Gatekeeper có thể ra lệnh cho các đầu cuối kết nối một kênh báo hiệu cuộc gọi hướng tới nhau Theo phương thức này thì Gatekeeper không phải giám sát báo hiệu trên kênh H.225
Thông qua việc sử dụng báo hiệu H.225, Gatekeeper có thể loại bỏ các cuộc gọi không được phép Những nguyên nhân từ chối bao gồm hạn chế tới hoặc từ một đầu cuối cụ thể, hay các Gateway, và hạn chế truy nhập trong các khoảng thời gian nhất định
Gatekeeper có thể hạn chế một số các đầu cuối H.323 cùng một lúc sử dụng mạng Thông qua việc sử dụng kênh báo hiệu H.225, Gatekeeper có thể loại bỏ các các cuộc gọi từ một đầu cuối do sự hạn chế băng thông Điều đó có thể xảy ra nếu Gatekeeper thấy rằng không đủ băng thông sẵn có trên mạng để trợ giúp cho cuộc gọi Việc từ chối cũng có thể xảy ra khi một đầu đang tham gia một cuộc gọi yêu cầu thêm băng thông Nó có thể là một chức năng rỗng nghĩa là mọi yêu cầu truy nhập đều được đồng ý
Giao thức khởi tạo phiên SIP
SIP (Session Initiation Protcol ) là giao thức báo hiệu điều khiển lớp ứng dụng được dùng để thiết lập, duy trì, kết thúc các phiên truyền thông đa phương tiện (multimedia) Các phiên multimedia bao gồm thoại Internet, hội nghị, và các ứng
Page 63 of 117 dụng tương tự có liên quan đến các phương tiện truyền đạt (media) như âm thanh, hình ảnh, và dữ liệu SIP sử dụng các bản tin mời (INVITE) để thiết lập các phiên và để mang các thông tin mô tả phiên truyền dẫn SIP hỗ trợ các phiên đơn bá (unicast) và quảng bá (multicast) tương ứng các cuộc gọi điểm tới điểm và cuộc gọi đa điểm Có thể sử dụng năm chức năng của SIP để thiết lập và kết thúc truyền dẫn là định vị thuê bao, khả năng thuê bao, độ sẵn sàng của thuê bao, thiết lập cuộc gọi và xử lý cuộc gọi
SIP được IETF đưa ra trong RFC 2543 Nó là một giao thức dựa trên ý tưởng và cấu trúc của HTTP(HyperText Transfer Protocol)-giao thức trao đổi thông tin của World Wide Web- và là một phần trong kiến trúc multimedia của IETF Các giao thức có liên quan đến SIP bao gồm giao thức đặt trước tài nguyên RSVP (Resource Reservation Protocol), giao thức truyền vận thời gian thực (Real-time Transport Protocol), giao thức cảnh báo phiên SAP (Session Announcement Protocol), giao thức miêu tả phiên SDP (Session Description Protocol) Các chức năng của SIP độc lập, nên chúng không phụ thuộc vào bất kỳ giao thức nào thuộc các giao thức trên Mặt khác, SIP có thể hoạt động kết hợp với các giao thức báo hiệu khác như H.323
SIP là một giao thức theo thiết kế mở do đó nó có thể được mở rộng để phát triển thêm các chức năng mới.
Sự linh hoạt của các bản tin SIP cũng cho phép đáp ứng các dịch vụ thoại tiên tiến bao gồm cả các dịch vụ di động
Hai phần tử cơ bản trong hệ thống SIP là tác nhân người sử dụng (user agent) và các máy phục vụ mạng (network server) Bên chủ gọi và bị gọi được nhận dạng bằng các địa chỉ SIP
User agent là các ứng dụng hệ thống cuối khách bao gồm máy khách tác nhân người dùng UAC (User Agent Client) và máy phục vụ tác nhân người dùng UAS (User Agent Server) hay còn gọi tương ứng là máy khách (client), máy phục vụ (server)
- Client (UAC): Khởi tạo các yêu cầu SIP và đóng vai trò như tác nhân chủ gọi của người dùng
- Server (UAS): Nhận các yêu cầu và thay mặt cho người sử dụng gửi trả các đáp ứng, đóng vai trò như tác nhân bị gọi
Hình 3.6 - Các thành phần trong báo hiệu SIP
• Các máy phục vụ mạng (Network server)
Có hai loại Network server là proxy server và redirect server
- Proxy server: Đóng vai trò đại diện cho các client Nó bao gồm cả các chức năng của server và client Một proxy server thông dịch và viết lại các mào đầu của các bản tin yêu cầu trước khi gửi chúng đến các server khác. Việc viết lại mào đầu làm cho proxy server đóng vai trò như nơi khởi tạo các yêu cầu và để đảm bảo rằng các đáp ứng sẽ được gửi về nó thay vì đến thẳng client
- Redirect server: Nhận các bản tin yêu cầu của SIP và gửi một đáp ứng định hướng lại cho client có chứa địa chỉ của server tiếp theo Redirect server không chấp nhận các cuộc gọi cũng như không xử lý hay chuyển tiếp các bản tin yêu cầu của SIP
• Đánh địa chỉ Địa chỉ SIP hay còn gọi là địa chỉ định vị tài nguyên tổng quan URL (Univeral Resource Locator) Giống như địa chỉ thư điện tử SIP URL có dạng user@host Phần uer có thể là tên người sử dụng hoặc số điện thoại. Phần host có thể là tên miền hoặc địa chỉ mạng
Ví dụ : sip: ciscopress@cisco.com sip: 4085262222@171.171.171.1
• Định vị máy phục vụ (Locating a server)
Một client có thể gửi yêu cầu SIP trực tiếp tới proxy server nội hạt đã được đặt cấu hình với nó hoặc tới địa
Page 65 of 117 chỉ IP và cổng của địa chỉ SIP URL tương ứng Gửi một yêu cầu trực tiếp theo cách một tương đối đơn giản, còn gửi yêu cầu SIP theo phương thức thứ 2 có phức tạp hơn vì những lý do sau:
- Client phải xác định địa chỉ IP và số hiệu cổng của server mà yêu cầu cần gửi tới.
- Nếu số hiệu cổng không có trong địa chỉ SIP URL được yêu cầu thì cổng mặc định là 5060
- Nếu loại giao thức không được liệt kê trong SIP URL được yêu cầu thì client phải cố gắng thử kết nối UDP và sau đó là TCP
- Client truy vấn máy phục vụ hệ thống tên miền (Domain Name System) để tìm địa chỉ IP của máy chủ. Nếu không tìm thấy thì nó không thể định vị server và không thể tiếp tục gửi yêu cầu
Sau khi xác định được địa chỉ client gửi một hoặc nhiều yêu cầu SIP và nhận một hoặc nhiều đáp ứng từ phía server đích Mọi yêu cầu và đáp ứng của quá trình này đều là một phần của giao dịch SIP Để đơn giản và nhất quán thì các trường trong mào đầu của mọi bản tin yêu cầu phù hợp với các trường của các bản tin đáp ứng
Các giao dịch SIP có thể sử dụng UDP hoặc TCP Trong trường hợp TCP, mọi bản tin yêu cầu và đáp ứng của một giao dịch SIP có thể truyền trên cùng một kết nối TCP hoặc các giao dịch riêng biệt giữa hai thực thể cũng có thể truyền trên cùng một kết nối TCP Nếu sử dụng UDP, đáp ứng gửi về địa chỉ có trong trường mào đầu của bản tin yêu cầu
• Định vị người sử dụng (Locating user)
Bên bị gọi có thể di chuyển từ một hệ thống cuối tới nhiều hệ thống cuối khác Ví dụ một user di chuyển từ một mạng LAN về nhà mà ở nhà được kết nối với ISP (Internet Service Provider), hoặc tới một điểm kết nối Internet công cộng trong khi đang tham gia hội nghị Do đó, các dịch vụ định vị của SIP phải chứa đựng được sự linh hoạt và tính di động của hệ thống cuối IP
Vị trí của hệ thống cuối IP có thể được đăng ký với SIP server hoặc các server định vị khác nằm ngoài phạm vi của SIP Trong trường hợp sau thì SIP server lưu trữ danh sách các vị trí dựa trên các server định vị này
Hoạt động và kết quả của việc định vị một user phụ thuộc vào kiểu SIP server được sử dụng Một server định hướng lại chỉ gửi lại toàn bộ danh sách vị trí và cho phép client định vị user một cách trực tiếp, còn một proxy server sẽ thử các địa chỉ này một cách song song cho tới khi cuộc gọi thành công
3.2.2 Các bản tin của SIP
Giao thức điều khiển cuộc gọi độc lập kênh mang BICC
Song song với xu hướng phát triển mạng NGN, thì các nhà điều hành mạng đã tiến hành nghiên cứu phát triển các giao thức báo hiệu điều khiển cuộc gọi mới cho các mạng băng thông rộng mà điển hình ở đây là IP
Một trong những đề xuất đưa ra là tách biệt chức năng điều khiển cuộc gọi và chức điều khiển kênh mạng trong mạng PSTN/ISDN Giao thức ISUP đồng nhất như hiện nay trong báo hiệu số 7 được sửa đổi theo quan điểm đó Kết quả, xuất hiện một giao thức mới BICC
39BICC do ITU-T phát triển cho phép tương thích với 100% mạng hiện tại và làm việc được trên bất kỳ môi trường nào khác có thể truyền thoại với chất lượng chấp nhận được Nó có những đặc điểm sau:
• Thực hiện chức năng điều khiển cuộc gọi, độc lập với các giao thức điều khiển kênh mang
• Nó mang những thông tin bắt buộc cho phép các đầu cuối tìm được sự tương quan giữa điều khiển cuộc gọi và kênh mang
• Nó cũng có các chức năng kết hợp với kênh mang như khoá, loại bỏ tiếng vọng có thể được thực hiện bởi điều khiển kênh mang, và báo hiệu cho loại bỏ tiếng vọng được thực hiện bởi giao thức điều khiển cuộc gọi
• BICC cung cấp các dịch vụ ISDN băng hẹp qua mạng xương sống băng rộng mà không ảnh hưởng gì đến các giao diện với các mạng ISDN băng hẹp hiện có và các dịch vụ đầu cuối đến đầu cuối
• Giao thức báo hiệu điều khiển cuộc gọi BICC được viết dựa trên báo hiệu ISUP băng hẹp
• Giao thức báo hiệu điều khiển cuộc gọi BICC dựa trên các giao thức báo hiệu điều khiển kênh mang khác nhau như IP, DSS2, AAL 1, AAL 2
• BICC có thể không biết giao thức điều khiển kênh mang hiện đang sử dụng Các thông tin bắt buộc được
BICC định nghĩa các tập chức năng sau:
- Các quá trình thiết lập kênh mang forward và backward.
- Truyền vận thông tin điều khiển cuộc gọi sử dụng MTP SS7 hay ATM.
- Hỗ trợ hầu hết các dịch vụ băng hẹp hiện có.
- Đưa ra khái niệm mới Kết nối mạng xương sống (BNC Backbone Network Connection) có hoặc không có đàm phán về mã hoá và cho phép dùng lại các
- Phân tách giải phóng cuộc gọi và kết nối mạng xương sống BNC.
- Các kiểu truyền vận kênh mang được hỗ trợ là : AAL 1 và AAL2.
- BICC CS2 được xây dựng trên BICC CS1
- Xây dựng dựa trên BICC CS2, có mở tộng cho tổng đài nội hạt.
- Hỗ trợ kênh mang IP.
- Hỗ trợ truyền vận báo hiệu IP.
- Hỗ trợ cấu trúc ALL1.
- Hỗ trợ chức năng điểm dàn xếp cuộc gọi CMN.
Hình 3.10 - Mô hình chức năng của BICC CS1
• Chức năng điều khiển kênh mang BCF: Có 4 loại BCF được định nghĩa là BCF-
N, BCF-T, BCF-G và BCF-R Các BCF-N, BCF-T và BCF-G cung cấp chức năng điều khiển chuyển mạch kênh mang, khả năng truyền thông với CSF của nó, và các tính năng báo hiệu cần thiết cho việc thiết lập và giải phóng kênh mang với BCF ngang hàng với nó BCF-R cung cấp tính năng điều khiển chuyển mạch kênh mang và chuyển tiếp các yêu cầu báo hiệu điều khiển kênh mang cho BCF tiếp theo để hoàn thành thủ tục báo hiệu điều khiển kênh mang từ đầu cuối đến đầu cuối
• Chức năng làm việc liên mạng kênh mang (Bearer InterWorking Function BIWF): là thực thể chức năng cung cấp chức năng điều khiển kênh mang và chức năng chuyển mạch trong điểm dịch vụ (Serving Node) Một BIWF chứa 1 BCF
• Điểm dàn xếp cuộc gọi (Call Mediation Node CMN): Một thực thể chức năng cung cấp các tính năng của CSF mà không gắn với 1 thực thể BCF nào
• Chức năng dịch vụ cuộc gọi (Call Service Function CSF): có 4 kiểu CSF được định nghĩa:
- Chức năng điểm dịch vụ cuộc gọi (CSF-N) cung cấp các hoạt động điều khiển dịch vụ của node gắn với dịch vụ băng hẹp bằng cách làm việc liên mạng với băng hẹp và kênh mang đôc lập với báo hiệu, báo hiệu cho CSF ngang hàng với nó các thuộc tính cuộc gọi và liên kết với chức năng điều khiển kênh mang của node để truyền vận các dịch vụ kênh mang băng hẹp qua mạng backbone
- Chức năng chuyển tiếp dịch vụ cuộc gọi (CSF-T): cung cấp khả năng chuyển tiếp dịch vụ cần thiết cho việc thiết lập và duy trì cuộc gọi mạng backbone và kênh mang tương ứng bằng việc chuyển tiếp báo hiệu giữa các CSF ngang hàng, đồng thời viện tới BCF-T của nó để truyền vận các dịch vụ kênh mang băng hẹp qua mạng backbone
- Chức năng cổng dịch vụ cuộc gọi (CSF-G) cung cấp các hoạt động cần thiết của một gateway dịch vụ để thiết lập và duy trì một cuộc gọi mạng backbone bằng cách chuyển tiếp báo hiệu giữa các CSF ngang hàng và viện tới BCF-G của nó để truyền vận các dịch vụ kênh mang băng hẹp giữa các mạng backbone với nhau
- Chức năng dàn xếp dịch vụ cuộc gọi (CSF-C) cung cấp tính năng dàn xếp cuộc gọi và các hoạt động cần thiết để thiết lập và duy trì cuộc gọi mạng backbone bằng việc chuyển mạch báo hiệu giữa các CSF ngang hàng. CSF-C không kết hợp với bất kỳ BCF nào, nó chỉ có chức năng điều khiển cuộc gọi
• Điểm phục vụ cổng (GSN): cung cấp chức năng gateway giữa hai miền mạng Thực thể chức năng này chứa CSF-G, và một hay nhiều BIWF tương tác với các GSN khác, ở trong miền mạng backbone khác và các ISN, TSN khác trong miền mạng backbone của nó
• Điểm phục vụ giao diện (Interface Serving Node ISN): là một thực thể chức
• Điểm chuyển mạch (SWN): cung cấp chức năng chuyển mạch trong mạng backbone Thực thể chức năng này bao gồm một BCF-R SWN tương tác với các SWN và BIWF khác ở trong miền mạng backbone của chúng
• Điểm phục vụ chuyển tiếp (TSN): cung cấp tính năng chuyển tiếp giữa hai
SN thực thể chức năng này bao gồm CSF-T và hỗ trợ một hai nhiều BIWF TSN tương tác với các TSN, GSN và ISN ở trong miền mạng của chúng
Hình 3.11 - Mô hình chức năng một điểm dịch vụ của BICC CS2
Do BICC CS2 được xây dựng dựa trên BICC CS1 do đó thừa hưởng hầu hết các phần tử chức năng của BICC CS1 ngoài ra nó còn được bổ xung một số khái niệm mới:
• Chức năng điều khiển phương tiện (MCF): nó tương tác với BCF để điều khiển kênh mang và MMSF
Tổng quan về các thủ tục luồng phiên
Với mỗi phiên đa phương tiện IP các thủ tục luồng phiên được thể hiện như sau
Hình 4.1 Tổng quan về các phần của luồng phiên
Các thủ tục sau đây được xác định:
(MO#1) Khởi xướng di động, chuyển mạng
(MO#2) Khởi xướng di động, mạng nhà
(MT#1) Kết cuối di động, chuyển mạng
(MT#2) Kết cuối di động, mạng nhà
(MT#3) Kết cuối di động, chuyển mạng miền chuyển mạch kênh
Trong chuỗi S-CSCF/ MGCF tới S-CSCF/ MGCF:
(S-S#1) Khởi tạo và kết thúc phiên được phục vụ bởi các nhà vận hành mạng khác nhau
(S-S#2) Khởi tạo và kết cuối phiên được phục vụ bởi cùng một nhà vận hành
(S-S#3) Khởi tạo phiên với đầu cuối PSTN ở cùng mạng với S-CSCF
(S-S#4) Khởi tạo phiên với đầu cuối PSTN trong mạng khác với S-CSCF Các phương tiện truyền thông được yêu cầu và chấp nhận để có thể nhận được nhiều bước thương lượng hoặc chỉ sử dụng một bước thương lượng Trong các luồng lưu lượng đó, ít nhất là có hai bước thương lượng được sử dụng Nhưng các chuỗi đáp ứng tiếp theo có thể sẽ không mang thông tin truyền thông nào mà chỉ khảng định lại sự thiết lập hợp đồng về phương tiện truyền thông
Ví dụ một thuê bao không chuyển mạng thiết lập một phiên đến một thuê bao không chuyển mạng khác, hai thuê bao này thuộc cùng một nhà khai thác mạng, thì nó có thể xây dựng một phiên hoàn chỉnh từ đầu cuối tới đầu cuối theo các thủ tục như sau:
(MO#2) Khởi tạo di động–mạng nhà
(S-S#2) Nhà khai thác mạng đơn
(MT#2) Kết cuối di động mạng nhà
Có một số lượng rất lớn các phiên đầu cuối tới đầu cuối được xác định theo các thủ tục này Chúng được xây dựng từ sự kết hợp các thủ tục khởi tạo, Serving- to-Serving, và thủ tục kết cuối như được xác định trong bảng dưới đây Trong mỗi hàng của bảng thì bất kì một thủ tục khởi tạo nào trong danh sách cũng có thể được kết hợp với bất kì một thủ tục Serving-to-Serving nào và cũng có thể kết hợp với bất kì một thủ tục kết cuối nào Điều khiển dịch vụ có thể xảy ra vào bất kì thời điểm nào trong quá trình một phiên
Bảng 4.1 Kết hợp các thủ tục phiên
Thủ tục từ S-CSCF/ MGCF tới S-CSCF/ MGCF
Phần này diễn tả chi tiết lưu lượng mức ứng dụng để xác định các thủ tục từ S- CSCF tới S-CSCF.
Thủ tục khởi tạo Thủ tục từ S-CSCF tới
MO#1 khởi tạo di động, chuyển mạng, mạng nhà điều khiển dịch vụ
MO#2 khởi tạo di động trong vùng phục vụ của mạng nhà
S-S#1 Nhà khai thác mạng khác thực hiện khởi tạo và kết cuối với mạng nhà điều khiển kết cuối
S-S#2 Một nhà khai thác thực hiện khởi tạo và kết cuối với mạng nhà điều khiển kết cuối
MT#1 Kết cuối di động chuyển mạng, mạng nhà điều khiển dịch vụ
MT#2 Kết cuối di động trong vùng phục vụ của mạng nhà
MT#3 kết cuối di động chuyển mạng miền chuyển mạch kênh
MO#1 Khởi tạo di động, chuyển mạng, mạng nhà điều khiển dịch vụ
MO#2 Khởi tạo di động trong cùng phục vụ của mạng nhà
S-S#3 Kết cuối PSTN trong cùng mạng với S- CSCF
S-S#4 Kết cuối PSTN trong mạng khác với S-CSCF
Phần này chứa bốn thủ tục luồng phiên, thể hiện sự khác nhau trên tuyến báo hiệu giữa S-CSCF khởi tạo phiên, và S-CSCF kết thúc phiên.
Tuyến báo hiệu này phụ thuộc vào:
Người khởi tạo và người kết cuối có được phục vụ bởi cùng một nhà khai thác hay không.
Các nhà vận hành mạng có muốn ẩn cấu hình mạng hay không.
S-CSCF điều khiển khởi tạo phiên để thực hiện phân tích địa chỉ đích để quyết định thuê bao đó có thuộc cùng mạng hay thuộc mạng khác.
Nếu như sau khi phân tích thấy rằng thuê bao đó thuộc mạng khác thì yêu cầu sẽ được chuyển (tùy chọn qua I-CSCF trong phạm vi tổ chức của một nhà vận hành) tới một điểm thực thể biết rõ hơn trong mạng của nhà khai thác đích, I-CSCF I- CSCF truy vấn HSS về thông tin vị trí hiện tại Sau đó I-CSCF chuyển tiếp yêu cầu đó tới S-CSCF.
Nếu như sau khi phân tích địa chỉ đích thấy thuê bao đó thuộc cùng mạng thì S-CSCF gửi yêu cầu đó tới I-CSCF nội bộ, I-CSCF truy vấn HSS về thông tin vị trí hiện tại rồi gửi trở về S-CSCF.
4.2.1 (S-S#1) Các nhà khai thác mạng khác nhau thực hiện khởi tạo và kết thúc
S-CSCF thực hiện phân tích địa chỉ đích để quyết định thuê bao đích đó thuộc về một nhà khai thác khác Và vì vậy yêu cầu đó được chuyển tiếp (tùy chọn qua một I-CSCF trong phạm vi tổ chức của nhà khai thác) tới một điểm thực I-CSCF thể biết rõ hơn trong mạng của nhà khai thác đích I-CSCF sẽ truy vấn HSS về thông tin vị trí hiện tại và tìm vị trí của thuê bao trong vùng phục vụ của mạng nhà hay là chuyển mạng Vì vậy I-CSCF chuyển tiếp yêu cầu đó tới S-CSCF đang phục vụ thuê bao đích.
Chuỗi khởi tạo đó tham gia vào thủ tục S-S chung này như sau:
MO#1: Khởi tạo di động, chuyển mạng Khởi tạo S-S#1 là nhờ một mạng khách.
MO#2: Khởi tạo di động, mạng nhà Khởi tạo S-S#1 là nhờ mạng nhà.
PSTN-O: Khởi tạo PSTN khởi tạo S-S#1 là mạng nhà Thành phần với nhãnS-CSCF#1 là MGCF của thủ tục PSTN-O.
Chuỗi kết cuối tham gia vào thủ tục này như sau:
MT#1: Kết cuối di động, chuyển mạng Mạng kết cuối S-S#1 là một mạng khách.
MT#2: Kết cuối di động, vị trí tại vùng phục vụ của mạng nhà Mạng kết cuối S-S#1 là mạng nhà.
MT#3: Kết cuối di động, chuyển mạng miền chuyển mạch kênh Mạng kết cuối S-S#1 là mạng chuyển mạch kênh.
Hình 4.2 Thủ tục phục vụ tới phục vụ-các nhà khai thác khác nhau (phần 1).
Hình 4.3 Thủ tục phục vụ tới phục vụ-các nhà vận hành mạng khác nhau (phần 2)
1 Yêu cầu INVITE được gửi từ UE tới S-CSCF#1 nhờ thủ tục luồng khởi tạo
2 S-CSCF#1 thực hiện bất kì một logic điều khiển dịch vụ nào phù hợp với phiên này.
3 S-CSCF#1 thực hiện phân tích địa chỉ đích để xác định nhà vận hành mạng nào đang quản lí thuê bao đích đó Với S-S#1, luồng (2) là bản tin giữa các nhà khai thác với I-CSCF của thuê bao kết cuối Nếu như nhà khai thác khởi tạo muốn ẩn cấu hình mạng bên trong của họ thì S-CSCF#1 chuyển yêu cầu INVITE qua I- CSCF(THIG)#1(lựa chọn b);mặt khác S-CSCF(THIG)#1chuyển trực tiếp yêu cầu INVITE tới I-CSCF#2 là điểm biết rõ về mạng của thuê bao kết cuối (lựa chọn a).
Nếu nhà khai thác mạng khởi tạo không mong muốn ẩn cấu hình mạng của họ thì yêu cầu INVITE sẽ được gửi trực tiếp đến I-CSCF#2.
Nếu nhà khai thác mạng khởi tạo mong muốn ẩn cấu hình mạng của họ thì yêu cầu INVITE được chuyển tiếp qua I-CSCF của mạng khởi tạo.
Yêu cầu INVITE được gửi từ S-CSCF#1 tới S-CSCF(THIG)#1
I-CSCF(THIG)#1 thực hiện thay đổi cấu hình ẩn để yêu cầu và chuyển tiếp nó tới I-CSCF#2.
4 I-CSCF#2 (ở biên của mạng thuê bao phía cuối) sẽ truy vấn HSS về thông tin vị trí hiện tại Nếu như I-CSCF#2 không thể quyết định khi dựa và những phân tích số đầu cuối, truy vấn HSS lỗi thì nó sẽ gửi “Cx-Location-query” tới HSS để có thông tin vị trí của đích Nếu I-CSCF#2 không thể quyết định dựa vào sự phân tích số đầu cuối, truy vấn HSS sai, thì nó sẽ không gửi bản tin “Cx-location-query”, cấp phát một MGCF cho một đầu cuối PSTN và tiếp tục với bước 6.
5 HSS trả lời địa chỉ của Serving-CSCF hiện thời đang phục vụ thuê bao kết cuối.
6 I-CSCF#2 chuyển yêu cầu INVITE tới S-CSCF(S-CSCF#2) kết cuối phiên.
7 S-CSCF#2 thực hiện bất kì một logic điều khiển dịch vụ nào phù hợp để thiết lập phiên này.
8 Chuỗi tiếp tục với các bản tin đã được quyết định bởi thủ tục kết cuối.
9 Các khả năng truyền thông của người dùng đích được thông báo theo tuyến báo hiệu như các thủ tục kết cuối.
10.S-CSCF#2 chuyển tiếp SDP tới I-CSCF#2.
11.I-CSCF#2chuyển tiếp SDP tới S-CSCF#1 Dựa vào sự lựa chọn trong bước thứ 3, SDP sẽ được gửi trực tiếp tới S-CSCF#1(11a) hoặc có thể được gửi qua I- CSCF(THIG)#1 (11b1 hoặc 11b2).
12.S-CSCF#1 chuyển tiếp SDP tới người khởi tạo như các thủ tục khởi tạo. 13.Nhà khởi tạo quyết định đưa ra dòng các phương tiện truyền thông, và chuyển tiếp thông tin này tới S-CSCF#1 bằng các thủ tục khởi tạo.
14-15: S-CSCF#1 chuyển tiếp SDP đã được đưa ra đó tới S-CSCF#2 Chuyển tiếp này có thể được định tuyến thông quan I-CSCF#1 hoặc I-CSCF#2 dựa vào cấu hình khai thác của I-CSCF.
16 S-CSCF#2 chuyển tiếp SDP đó tới điểm đầu cuối như các thủ tục kết cuối 17-20:Điểm đầu cuối kết cuối báo nhận sự cung cấp SDP và chuyển qua tuyến phiên tới các điểm đầu cuối phía khởi tạo.
21-24: Các điểm đầu cuối phía khởi tạo báo nhận đặt trước tài nguyên thành công và các bản thông báo được chuyển tiếp tới các điểm đầu cuối kết cuối.
25-28: Điểm đầu cuối phía kết cuối báo nhận sự đáp ứng và bản tin này được gửi tới điểm đầu cuối phía khởi tạo qua tuyến phiên đã được thiết lập.
29-32: Điểm đầu cuối kết cuối phát ra tín hiệu chuông và bản tin thông báo này được gửi tới điểm đầu cuối phía khởi tạo qua tuyến phiên đã thiết lập.
33-35: Sau đó các điểm đầu cuối phía kết cuối gửi bản tin 200 OK qua phiên đã thiết lập tới điểm đầu cuối phía khởi tạo.
36-38: Điểm đầu cuối phía khởi tạo báo nhận sự thiết lập phiên và gửi tới điểm đầu cuối phía kết cuối thông qua tuyến phiên đã thiết lập.
4.2.2 (S-S#2) Một nhà khai thác mạng thực hiện khởi tạo và kết cuối
S-CSCF thực hiện phân tích địa chỉ đích để biết rằng các thuê bao đó thuộc cùng một nhà khai thác mạng Vì vậy yêu cầu đó được chuyển tiếp tới I-CSCF nội hạt I-CSCF truy vấn HSS để biết thông tin vị trí hiện thời để định vị thuê bao trong vùng phục vụ tại mạng nhà, hay chuyển mạng Vì vậy I-CSCF chuyển tiếp yêu cầu tới S-CSCF đang phục vụ thuê bao đích.
Chuỗi khởi tạo tham gia vào thủ tục S-S chung này như sau:
MO#1: Khởi tạo di động, chuyển mạng Mạng khởi tạo S-S#2 vì vẫye là mạng khách.
MO#2: Khởi tạo di động, mạng nhà Mạng khởi tạo S-S#2 là mạng nhà.
PSTN-O: Khởi tạo PSTN Mạng khởi tạo S-S#2 là mạng nhà Thành phần có nhãn S-CSCF#1 là MGCF của thủ tục PSTN-O.
Chuỗi kết cuối tham gia vào thủ tục S-S chung này như sau:
MT#1: Kết cuối di động, chuyển mạng mạng kết cuối S-S#2 là một mạng khách.
MT#2: Kết cuối di động, mạng nhà Mạng kết cuối S-S#2 là mạng nhà.
MT#3: Kết cuối di động, chuyển mạng miền chuyển mạch kênh Mạng kết cuối S-S#2 là mạng chuyển mạch kênh.
Hình 4.4 Thủ tục từ Serving tới Serving – Cùng nhà khai thác
1 Yêu cầu INVITE được gửi từ UE tới S-CSCF#1 băng các thủ tục luồng khởi tạo.
2 S-CSCF#1 thực hiện bất kì một logic điều khiển dịch vụ nào phù hợp để khởi tạo phiên.
3 S-CSCF#1 thực hiện phân tích địa chỉ đích để xác định thuê bao thộc nhà khai thác mạng nào Khi thuê bao là nội hạt thì yêu cầu được chuyển tới I-CSCF nội hạt.
4 I-CSCF sẽ truy vấn HSS để lấy thông tin vị trí hiện tại Nếu I-CSCF không thể đưa ra quyết định khi phân tích sô thuê bao đích, mà truy vấn HSS sai, thì nó sẽ gửi “Cx-location-query” tới HSS để có thông tin định vị thuê bao đích Nếu I-CSCF không thể đưa ra quyết định khi phân tích số thuê bao đích, truy vấn HSS sẽ sai, thì nó sẽ không gửi bản tin “Cx-location-query” mà cấp phát một MGCF cho một đầu cuối PSTN và tiếp tục với bước #6.
5 HSS đáp trả lời địa chỉ của Serving-CSCF hiện thời đang phục vụ thuê bao kết cuối.
6 I-CSCF chuyển tiếp yêu cầu INVITE tới S-CSCF(S-CSCF#2) sẽ điều khiển kết cuối phiên.
7 S-CSCF#2 thực hiện bất kì một logic điều khiển dịch vụ nào phù hợp để thiết lập phiên.
8 Chuỗi vẫn tiếp tục với luồng lưu lượng bản tin đã được quyết định bởi các thủ tục kết cuối.
Thủ tục khởi tạo
Phần này thể hiện chi tiết lưu lượng mức ứng dụng để xác định các thủ tục khởi tạo phiên:
Thủ tục khởi tạo phiên chỉ rõ tuyến báo hiệu giữa UE khởi tạo phiên với Serving-CSCF được chỉ định để phục vụ việc thực hiện khởi tạo phiên Tuyến báo hiệu này được xác định vào lúc mà UE đăng kí và xác định thời gian đăng kí.
Một UE luôn luôn có một Proxy (P-CSCF) gắn vói nó P-CSCF này được đặt cùng mạng với GGSN, để thực hiện trao quyền tài nguyên và các chức năng khác để điều khiển các phiên P-CSCF được xác định nhờ quá trình tìm ra CSCF.
Nhờ kết quả của thủ tục đăng kí, P-CSCF xác định được bước kế tiếp về phía Serving-CSCF Bước kế tiếp này là tới S-CSCF thuộc mạng nhà (Có thể qua một I- CSCF(THIG) để ẩn cấu hình mạng) (MO#1) Địa chỉ của bước kế tiếp có thể là đại chỉ IPv6 hoặc là tên được dịch qua DNS tới một địa chỉ IPv6.
Phiên được khởi tạo từ một kết cuối di động trong PSTN là một trường hợp đặc biệt của các thủ tục khởi tạo MGCF sử dụng H248 để điều khiển Media Gateway và truyền thông với mạng báo hiệu số 7 MGCF khởi tạo một yêu cầu SIP, và các node tiếp theo coi báo hiệu như được đến từ S-CSCF.
4.3.1 (MO#1) Khởi tạo di động, chuyển mạng
Các thủ tục khởi tạo này sử dụng cho thuê bao chuyển mạng.
UE được định vị nằm ở mạng khách, và xác định trong một P-CSCF nhờ thủ tục phát hiện CSCF Mạng nhà quảng bá một S-CSCF hoặc I-CSCF như một thực thể từ mạng khách.
Khi đăng kí thành công, P-CSCF biết tên/địa chỉ của bước kế tiếp trong tuyến báo hiệu về phía S-CSCF, I-CSCF(THIG) (nếu mạng nhà muốn ẩn cấu hình bên trong) hoặc S-CSCF (nếu mạng nhà không mong muốn ẩn cấu hình bên trong).
Hình 4.7 Thủ tục khởi tạo di động – chuyển mạng
Thủ tục khởi tạo di động như sau:
1 UE gửi yêu cầu INVITE chứa sự thiết lập SDP, tới P-CSCF đã được xác định thông qua kĩ thuật phát hiện CSCF Thiết lập SDP sẽ mô tả một hay nhiều phương tiện cho phiên đa phương tiện.
2 P-CSCF nhớ (từ thủ tục đăng kí) CSCF bước kế tiếp cho UE này Bước kế tiếp này là S-CSCF đang phục vụ UE khách (lựa chọn a) hoặc một I-CSCF của mạng nhà để thực hiện ẩn cấu hình cho nhà khai thác mạng nhà (lựa chọn b).
Nếu nhà khai thác mạng nhà không muốn ẩn cấu hình mạng của mình thì tên và địa chỉ của S-CSCF sẽ được cung cấp khi đăng kí và yêu cầu INVITE sẽ được chuyển trực tiếp tới S-CSCF.
Nếu nhà khai thác mạng nhà muốn ẩn cấu hình mạng của mình thì tên và địa chỉ của một I-CSCF(THIG) của mạng nhà sẽ được cung cấp trong quá trình đăng kí và yêu cầu INVITE sẽ được chuyển tới S-CSCF thông qua I-CSCF(THIG) này.
P-CSCF chuyển yêu cầu INVITE tới I-CSCF(THIG)
I-CSCF(THIG) chuyển yêu cầu INVITE tới S-CSCF.
3 S-CSCF sẽ tích cực các thuộc tính dịch vụ và thực hiện điều khiển dịch vụ khởi tạo nào được yêu cầu cho thuê bao này Điều này bao gồm trao quyền SDP được yêu cầu dựa vào thuê bao các dịch vụ đa phương tiện của người dùng.
4 S-CSCF chuyển tiếp yêu cầu như thủ tục S-S đã định rõ.
5 Các khả năng truyền thông của thuê bao đích được cấp lại theo tuyến báo hiệu trên các thủ S-S.
6 S-CSCF chuyển tiếp bản tin SDP tới P-CSCF Dựa vào sự lựa chọn trong bước 2, bản tin này sẽ được gửi trực tiếp tới P-CSCF (6a), hoặc gửi thông qua I-CSCF(THIG) (6b1, 6b2).
7 P-CSCF trao tài nguyên cần thiết cho phiên này Thẻ trao quyền được phát ra bởi PCF.
8 Thẻ trao quyền được chứa trong bản tin SDP P-CSCF chuyển tiếp bản tin này tới điểm đầu cuối phía khởi tạo.
9 UE quyết định đưa ra các phương tiện truyền thông cho phiên này và gửi SDP này tới P-CSCF.
10-11 Sau khi xác định những tài nguyên cần thiết trong bước 8, UE sẽ thiết lập các thủ tục đặt trước tài nguyên cần thiết cho phiên này P-CSCF chuyển tiếp SDP đã được đưa ra này tới S-CSCF Nhờ vậy mà có thể định tuyến thông qua các I-CSCF phụ thuộc vào cấu hình vận hành của I-CSCF.
12 S-CSCF chuyển tiếp bản tin này tới điểm đầu cuối phía kết cuối như các thủ tục S-S.
13-14x Điểm đầu cuối phía kết cuối đáp ứng lại SDP đã được đưa ra bằng một câu trả lời và tích cực P-CSCF để cấp phát tài nguyên để sử dụng.
15 SDP đã được trả được chuyển tới UE.
16 Khi đặt trước tài nguyên đã hoàn thành, UE gửi bản tin thông báo đặt trước tài nguyên đã thành công tới điểm đầu cuối phía kết cuối thông qua tuyến báo hiệu đã được thiết lập bởi bản tin INVITE Bản tin được gửi đầu tiên tới P-CSCF.
17 P-CSCF chuyển bản tin này tới S-CSCF Nhờ vậy có thể định tuyến thông qua I-CSCF không phụ thuộc vào cấu hình vận hành của I-CSCF.
18 S-CSCF chuyển các bản thông báo này tới các điểm đầu cuối phía kết cuối như trên thủ tục S-S.
Thủ tục kết cuối
Phần này sẽ diễn tả chi tiết lưu lượng mức ứng dụng để xác định các thủ tục kết cuối phiên:
Thủ tục kết cuối phiên chỉ rõ tuyến báo hiệu giữa S-CSCF đã được chỉ định để thực hiện dịch vụ kết cuối phiên và UE Tuyến báo hiệu này được xác định vào thời điểm UE đăng kí, và còn để xác định thời gian đăng kí Tuyến báo hiệu này được đặt trước cho tuyến báo hiệu thiết lập phiên Vì vậy có sự tương ứng một-một giữa thủ tục khởi tạo với các thủ tục kết cuối.
Một UE luôn luôn có một Proxy (P-CSCF) gắn với nó Proxy này được đặt cùng mạng với GGSN, và thực hiện trao quyền tài nguyên cho các phiên tới UE P- CSCF được xác định nhờ quá trình phát hiện CSCF.
Nhờ kết quả của thủ tục đăng kí, mà P-CSCF biết được địa chỉ của UE S- CSCF đã được phân bổ biết tên/ địa chỉ của P-CSCF (thủ tục MT#3 và MT#4, phụ thuộc vào vị trí của S-CSCF và P-CSCF) Nếu nhà khai thác mạng chứa S-CSCF muốn giữ cấu hình riêng của họ thì S-CSCF sẽ lựa chọn một I-CSCF(THIG) để thực hiện ẩn cấu hình và chuyển bản tin tới P-CSCF (thủ tục MT#1).
Phiên được kết cuối tại PSTN là trường hợp đặc biệt của các thủ tục kết cuối.MGCF sử dụng H248 để điều khiển Media Gateway, và truyền thông với mạng báo hiệu số 7 MGCF nhận và xử lí yêu cầu SIP và các node tiếp theo coi báo hiệu như được đến từ S-CSCF.
4.4.1 (MT#1) Kết cuối di động, chuyển mạng
Thủ tục kết cuối này được sử dụng cho các thuê bao chuyển mạng:
UE nằm trong một mạng khách, và được gắn vào một P-CSCF thông qua quá trình phát hiện CSCF Mạng nhà quảng bá S-CSCF hoặc I-CSCF(THIG) như là điểm thực thể từ mạng khách Khi đăng kí hoàn thành, S-CSCF biết địa chỉ của bước kế tiếp cho nó là UICC hoặc P-CSCF trong tuyến báo hiệu, I-CSCF (nếu nó tồn tại) biết tên và địa chỉ của P-CSCFvà P-CSCF biết tên và địa chỉ của UE.
Hình 4.10 Thủ tục kết cuối di động – chuyển mạng (Phần 1)
Hình 4.11 Thủ tục kết cuối di động – chuyển mạng (phần 2)
Thủ tục MT#1 như sau:
1 Người khởi tạo gửi yêu cầu SIP INVITE qua một trong các thủ tục khởi tạo và thông qua một trong các thủ tục giữa các Serving, để tới S-CSCF phục vụ thuê bao kết cuối.
2 S-CSCF tích cực các thuộc tính dịch vụ và thực hiện bất kì một điều khiển dịch vụ kết cuối nào được yêu cầu cho UE này, bao gồm trao quyền các SDP được yêu cầu dựa vào sự thuê bao các dịch vụ đa phương tiện của người dùng.
3 S-CSCF nhớ (từ thủ tục đăng kí) CSCF bước kế tiếp cho UE này Nó chuyển bản tin INVITE tới P-CSCF trong mạng khách, có thể thông qua một I- CSCF.
(3a) Nếu nhà khai thác mạng nhà không muốn ẩn cấu hình mạng thỉ yêu cầu INVITE được chuyển trực tiếp tới P-CSCF.
(3b) Nếu nhà khai thác mạng muốn ẩn cấu hình mạng thì yêu cầu INVITE được gửi tới P-CSCF thông qua I-CSCF (THIG).
(3b1) S-CSCF gửi yêu cầu INVITE tới I-CSCF(THIG)
(3b1) I-CSCF(THIG) gửi yêu cầu INVITE tới P-CSCF
4 Thẻ trao quyền được phát ra từ PCF và được chứa trong bản tin INVITE. P-CSCF nhớ (từ khi đăng kí) địa chỉ của UE và chuyển yêu cầu này tới UE.
5 UE quyết định tập hợp các luồng phương tiện được đề xuất bởi điểm đầu cuối phía khởi tạo mà nó hỗ trợ, và đáp ứng với bản tin SDP quay lại người khởi tạo SDP này sẽ mô tả một hoặc một vài phương tiện cho phiên đa phương tiện Đáp ứng này được gửi tới P-CSCF.
6 P-CSCF trao tài nguyên cần thiết cho phiên này.
7 P-CSCF chuyển bản tin SDP tới S-CSCF Dựa vào sự lựa chọn trong bước
3, bản tin này sẽ được gửi trực tiếp tới S-CSCF (7a) hoặc sẽ được gửi thông qua I- CSCF (THIG) (7b1 và 7b2).
8 S-CSCF gửi bản tin SDP tới người khởi tạo theo thủ tục S-S.
9 Điểm đầu cuối khởi tạo gửi SDP đã được cung cấp để sử dụng trong phiên này thông qua thủ tục S-S tới S-CSCF.
10.S-CSCF gửi SDP đã được cung cấp tới P-CSCF; việc này có thể được định tuyến thông qua I-CSCF phụ thuộc vào cấu hình vận hành của I-CSCF.
11.P-CSCF gửi SDP đã đuợc cung cấp tới UE.
12.UE đáp ứng lại tài nguyên đã được cung cấp và P-CSCF trao quyền tài nguyên.
13.UE thiết lập thủ tục đặt trước tài nguyên cần thiết cho phiên này.
14-15 PCSCF gửi trả lời tài nguyên tới S-CSCF và sau đó tới điểm đầu cuối khởi tạo thông qua tuyến phiên.
16 Khi điểm đầu cuối phía khởi tạo đã hoàn thành việc đặt trước tài nguyên cho nó, nó sẽ gửi thông báo đặt trước tài nguyên thành công tới S-CSCF thông qua thủ tục S-S.
17 S-CSCF gửi bản tin đó tới P-CSCF; việc này có thể được định tuyến thông qua I-CSCF phụ thuộc vào cấu hình vận hành của I-CSCF.
18 P-CSCF gửi bản tin này tới UE.
19 UE#2 thông báo cho thuê bao đích về sự thiết lập một phiên lối vào.
20-23 UE#2 đáp trả lời việc đặt trước tài nguyên thành công tới điểm đầu cuối khởi tạo.
