GIAO THỨC DIAMETER VÀ NHẬN THỰC TÍNH CƯỚC TRONG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG

GIAO THỨC DIAMETER VÀ NHẬN THỰC TÍNH CƯỚC TRONG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG Luận văn sẽ tìm hiểu giải pháp nhận thực tính cước trong các mạng di động hiện hành với sự hỗ trợ linh hoạt của giao thức Diameter và tìm hiểu cụ thể về giao thức Diameter phát triển từ giao thức Radius. Trên cơ sở giải pháp đó, đưa ra được sơ đồ kiến trúc hệ thống OCS ZTE đang được sử dụng khai thác tại Việt Nam.

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Nguyễn Hữu Đông GIAO THỨC DIAMETER VÀ NHẬN THỰC TÍNH CƯỚC TRONG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử Mã số: 60.52.02.08 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI - 2013 Luận văn được hoàn thành tại: HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Người hướng dẫn khoa học: TS Nguyễn Đức Thủy (Ghi rõ học hàm, học vị) Phản biện 1: …………………………………………………………………………… Phản biện 2: ………………………………………………………………………… Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Vào lúc: giờ ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông 1 MỞ ĐẦU 1. Lý do chọn đề tài Giao thức diameter được sử dụng điều khiển tính cước thời gian thực cho các dịch vụ người dùng như truy nhập mạng, dịch vụ khởi tạo phiên, dịch vụ tin nhắn và các dịch vụ truy cập dữ liệu khác… Nó cung cấp một giải pháp tổng quan để điều khiển tín dụng và giá cước thời gian thực. Hiện nay, các mô hình mạng di động trả trước đã cho thấy rất thành công với giao thức diameter. Ví như trong mạng GSM, các nhà khai thác mạng cung cấp dịch vụ trả trước đã trải qua sự tăng trưởng đáng kể về lượng khách hàng và doanh thu mạng khi sử dụng mô hình này. Dịch vụ trả trước đang được dùng trên nhiều mạng có dây và không dây khác. Trong các mạng không dây thế hệ kế tiếp, giao thức Diameter bổ sung chức năng cần thiết. Ví dụ, ở thế hệ thứ 3 tính cước và thanh khoản yêu cầu một ứng dụng có thể tính giá dịch vụ theo thời gian thực. Ngoài ra, cần thiết để kiểm tra sự an toàn của tài khoản khách hàng được yêu cầu trước khi bắt đầu sử dụng nó. Khi tài khoản hết hạn hoặc đã sử dụng hết, khách hàng phải bị từ chối khi sử dụng dịch vụ và sẽ không tính phí thêm. Bên cạnh đó, lượng người dùng trên mạng di động 3G đang tăng với tốc độ chóng mặt và dự báo sẽ còn tiếp tục tăng mạnh trong những năm tới, điều này yêu cầu khả năng kiểm soát tín dụng khách hàng của hệ thống rất cao. Trong các thế hệ mạng tiếp theo, Diameter hứa hẹn là một giao thức đáp ứng được đầy đủ khả năng kiểm soát tài chính của hệ thống tương tác thời gian thực. Lợi ích mà giao thức Diameter hứa hẹn mang đến cho khách hàng:  Cung cấp khả năng kiểm soát tài khoản của mình rất tốt.  Hạn chế tối thiểu sai sót của hệ thống với khách hàng.  Diameter có khả năng nhận thực người dùng cao, vận chuyển thông tin chính xác. 2 Lợi ích cho nhà cung cấp mạng di động:  Cung cấp cho nhà khai thác các công cụ kiểm soát sự gian lận cước, kiểm soát được lưu lượng người dùng dịch vụ.  Hỗ trợ kinh doanh phát triển tối đa dịch vụ dựa trên hạ tầng mạng sẵn có.  Tăng khả năng linh hoạt của hệ thống tính cước cho cả thuê bao di động và cố định.  Tăng doanh thu của nhà mạng Với những tiềm năng ứng dụng như vậy của giao thức Diameter, em lựa chọn đề tài : « GIAO THỨC DIAMETER VÀ NHẬN THỰC TÍNH CƯỚC TRONG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG». 2. Mục đích nghiên cứu  Luận văn sẽ tìm hiểu giải pháp nhận thực tính cước trong các mạng di động hiện hành với sự hỗ trợ linh hoạt của giao thức Diameter và tìm hiểu cụ thể về giao thức Diameter phát triển từ giao thức Radius. Trên cơ sở giải pháp đó, đưa ra được sơ đồ kiến trúc hệ thống OCS ZTE đang được sử dụng khai thác tại Việt Nam.  Luận văn sẽ đưa ra mô hình hệ thống tính cước trả trước IN/OCS dựa trên sự linh hoạt của giao thức Diameter.  Luận văn sẽ đưa ra hướng giải pháp xây dựng hệ thống nhận thực tính cước cho các thế hệ mạng kế tiếp. 3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: - Mô hình hệ thống IN/OCS ZTE đang được khai thác bởi nhà mạng Viettel. - Nghiên cứu giải pháp tính cước trên nền mạng LTE. - Thời gian thực hiện luận văn: 2013. 4. Phương pháp nghiên cứu: - Tìm hiểu các tài liệu, chuẩn quốc tế về Diameter và IN/OCS của các nhà cung cấp thiết bị. Tìm hiểu hệ thống qua cách vận hành hệ thống tính cước của các nhà mạng… 3 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GIAO THỨC DIAMETER Sự phát triển vượt bậc về công nghệ đã thúc đẩy xu hướng hội tụ công nghệ cố định và di động, công nghệ thông tin và dịch vụ viễn thông, tích hợp các thiết bị đầu cuối. Nhu cầu sử dụng các dịch vụ đa phương tiện trên các thiết bị đầu cuối đã và đang sôi động trong những năm gần đây. Thách thức đặt ra đối với các nhà mạng cung cấp dịch vụ là quản lý thông tin, điều khiển dịch vụ và đưa ra chính sách và phương tiện tính cước phí sử dụng của khách hàng một cách chính xác đến gần hoàn hảo đem đến cho người dùng đa dịch vụ một cái nhìn tin cậy. Để có được phương tiện vừa tính cước thời gian thực vừa điều khiển dịch vụ cơ bản các nhà cung cấp thiết bị đã dựa trên các bộ giao thức nhận thực, cấp quyền và tính cước để phát triển mục đích trên. Qua nhiều nghiên cứu và phát triển IETF đã đưa ra chuẩn giao thức Diameter làm nền tảng cho các hệ thống tính cước hiện nay. 1.1 Nhận thực và tính cước, sự cần thiết của nhận thực và tính cước trong mạng di động 1.1.1 Giới thiệu về lịch sử và xu thế phát triển của mạng thông tin di động Sau nhiều năm phát triển, thông tin di động đã trải qua những giai đoạn phát triển quan trọng. Từ hệ thống thông tin di động tương tự thế hệ thứ nhất đến hệ thống thông tin di động số thế hệ thứ hai, hệ thống thông tin di động băng rộng-thế hệ thứ ba đang được triển khai trên phạm vi toàn cầu và hệ thống thông tin di động đa phương tiện thế hệ thứ tư đang được nghiên cứu tại một số nước. Dịch vụ chủ yếu của hệ thống thông tin di động thế hệ thứ 4 nhất và thứ hai là thoại còn dịch vụ thế hệ ba và thứ tư phát triển về dịch vụ dữ liệu, thị tần và đa phương tiện. 1.1.2 Nhận thực, cấp quyền và tính cước (AAA) trong thông tin di động Một trong những giao thức xác thực, cấp quyền và tính cước (AAA: Authentication, Authorization, Accounting) như TACACS và RADIUS đã được triển khai để cung cấp dịch vụ quay số cố định và truy cập máy chủ đầu cuối. Theo thời gian cùng với sự phát triển của Internet và sự ra đời của các công nghệ truy nhập mới, bao gồm: Wireless, DSL, Mobile IP, Ethernet, Router và máy chủ truy nhập mạng (NAS) đã gia tăng độ phức tạp và mật độ, đặt ra những yêu cầu mới trên những giao thức AAA. 1.2 Tổng quan về giao thức Diameter Dựa trên DIAMETER RFC: “Khái niệm cơ bản ở phía sau DIAMETER là phải cung cấp một giao thức cơ sở mà có thể được mở rộng nhằm mục đích cung cấp những dịch vụ AAA cho các công nghệ truy cập mới. Hiện nay, giao thức chỉ quan tâm đến việc truy cập Internet, cả hai trong PPP truyền thống cũng như trong tài khoản mô hình ROAMOPS và Mobile IP”. 1.2.1 Quá trình xử lý bản tin yêu cầu Diameter - Gửi 1 yêu cầu - Nhận yêu cầu - Xử lý yêu cầu nội tại - Chuyển tiếp yêu cầu - Định tuyến yêu cầu - Chuyển hướng bản tin - Chuyển tiếp và ủy quyền yêu cầu 5 1.2.2 Xử lý trả lời Diameter Xử lý nhận trả lời: 1 khách hàng hoặc ủy quyền Diameter phải phù hợp với định dạng Hop-by-Hop trong 1 trả lời nhận được đối với danh sách yêu cầu đang xử lý. Các bản tin tương ứng nên được loại bỏ khỏi danh sách yêu cầu đang xử lý. Nó nên bỏ qua các câu trả lời nhận được không phù hợp với định dạng Hop-by-Hop. 1.3 So sánh giao thức Diameter và Radius Giao thức Diameter bắt nguồn từ Radius, tên của chúng thể hiện Radius là tiền thân của Diameter (Diameter bằng 2 lần Radius). Diameter không trực tiếp tương thích ngược nhưng nó cung cấp 1 đường nâng cấp cho Radius. Diameter có nhiều tính năng ưu việt hơn Radius: hỗ trợ lớp ứng dụng, khái niệm phương pháp chuyển đổi dự phòng, thông báo lỗi, hỗ trợ chuyển vùng tốt hơn, dễ dàng mở rộng, có thể định nghĩa được các lệnh và thuộc tính mới, hỗ trợ cơ bản cho người dùng phiên và tính cước. 1.4 Kết luận Giao thức Diameter là sự tiến bộ vượt bậc của IETF, phát triển từ giao thức Radius với những tính năng vượt trội. Cùng với sự phát triển phức tạp của dịch vụ Radius đã không thể đáp ứng được việc nhận thực trong mạng di động tiên tiến, giao thức Radius dần chỉ được sử dụng trong các hệ thống đơn giản như hệ thống tổng đài ADSL. Mạng thông tin di động GSM, phát triển sẽ là UMTS và LTE đã sử dụng Diameter cho việc nhận thực và cấp quyền, đáp ứng đầy đủ tính phức tạp của các dịch vụ trong tương lai. 6 CHƯƠNG 2: TÍCH HỢP DIAMETER TRONG HỆ THỐNG OCS TRẢ TRƯỚC CỦA ZTE Dựa trên chuẩn giao thức Diameter, các nhà cung cấp thiết bị đã đưa ra những công cụ điều khiển dịch vụ và tính cước thời gian thực mang lại những định hướng kinh doanh hoàn toàn tươi sáng cho các nhà mạng tại mọi thị trường. 2.1 Kiến trúc tổng quan hệ thống online charging Hệ thống tính cước online OCS gồm 2 khối chính: OCU và SCU - OCU (online charging unit): là khối xử lý chính, thực hiện trừ cước online cuộc gọi, SMS, CRBT, là nơi lưu trữ thông tin tài khoản của khách hàng. Khối OCU bao gồm các phần tử: OCS server, OCSDB, OLC… - SCU (service ccontrol unit): là khối lõi của hệ thống gồm các phần tử: SCP, IP, SIU, … SIU IP SCU USSD MML IM P IVR MML W EB server OCU APP server O p e r a t o r OLC CRBT M ML M ML Server CRB T VC - Huawei SMSC Billing STP GMSC 7 Hình 1: Kiến trúc tổng quan hệ thống OCS ZTE 2.1.1 Mô hình phân lớp 2.1.1.1 Mô hình phân lớp các chức năng phân hệ SCU 8 Hình 2: Mô hình phân lớp các chức năng phân hệ SCU Mô tả các thành phần:  SIU(Signalink Interface Unit): Module giao tiếp với mạng báo hiệu SS7(TDM/Sigtran), thực hiện convert các bản tin trên nền SS7 sang IP.  RA TCAP(Resource Adapter Tcap): Module làm nhiệm vụ encode/decode các bản tin SS7 <=> Event (message platform). Phân phối các event cho SLP.  SLP(Service Logic Processor): Module xử lý các luồng logic điều khiển dịch vụ bao gồm: voice, ivr, ussd, sms MT.  Memstore: Module lưu trữ dữ liệu thông tin dung chung của các dịch vụ được xử lý giữa các SLP.  Forwarder: Module có chức năng hỗ trợ giao tiếp khi các SLP muốn trao đổi thông tin.  SMP(Service Management Processor): Module quản lý, giám sát các tiến trình trong SCU và IP.  IPC(IP Controller): Module thực hiện giao tiếp báo hiệu của phân hệ IP, đồng thời xử lý forward các lệnh điều khiển từ SLP tới MDS.  Media Server: Module xử lý luồng media/voice announcement cho các dịch vụ IVR. 2.1.1.2 Mô hình phân lớp các chức năng phân hệ OCU [...]... luận và ưu điểm của hệ thống OCS Hệ thống OCS sử dụng giao thức Diameter điều khiển dịch vụ là 1 bước tiến lớn trong việc triển khai tính cước trên hệ thống viễn thông thông tin di động, giao thức Diameter với các tính năng nhận thực, cấp quyền và tính cước với độ tin cậy cao đã đưa cho các nhà mạng công cụ tính cước với độ chính xác gần như tuyệt đối, hỗ trợ tiện ích người vận hành đưa ra được các tính. .. qua OLC với giao thức SMPP và SMPP+ để thực hiện tính cước tin nhắn của khách hàng thời gian thực Tổng đài MSC/SSP được kết nối đến OCS thông qua STP đến SIU và chuyển các bản tin cuộc gọi lên SCP của hệ thống OCS, sử dụng bản tin CAP để trao đổi thông tin Kết nối giữa OCS với GGSN và MMSC thông qua OLC, hỗ trợ giao thức DCC để điều khiển dịch vụ truy cập data của khách hàng 3.2.2 Ưu điểm và khả năng... tính cước online, để hoàn tất việc tính phí và kiểm soát thông tin khách hàng của đa dịch vụ viễn thông  PCRF là module tích hợp của điều khiển chính sách dịch vụ data, nó hoạt động như công cụ kết nối giữa tính cước và kiểm soát chính sách  MCCM là 1 thiết kế mới và phát triển công cụ kinh doanh tự động để kết nối giữa việc tính cước, khu vực kinh doanh và các hệ thống tương ứng, cái mà có thể nhận. .. triển khai hệ thống OCS để tính cước trong mạng LTE 3.2.1 Triển khai hệ thống OCS trên nền mạng LTE Cùng với sự phát triển của công nghệ mạng băng thông rộng LTE, đề tài xin đưa ra giải pháp xây dựng hệ thống tính cước trên nền mạng LTE, hệ thống tính cước vẫn sử 21 dụng những ưu điểm của hệ thống trước và tích hợp thêm các tính năng mới hỗ trợ người dùng thuận lợi trong vận hàng và hướng khách hàng sử... Collection): Module đóng vai trò là cổng giao tiếp tính cước với các hệ thống bên ngoài như GGSN, MMSC, SCU, SMSC  OCS Distribution: Module nhận các yêu cầu tính cước từ OLC và thực hiện phân phối bản tin cho các OCS theo cơ chế dịch vụ và round robin tứng dịch vụ  OCS (Online Charging Server): là thành phần chính của OCU, thực hiện chức năng tính cước thời gian thực cho tất cả các dịch vụ  WebAppSrv... tự động và các chiến dịch hoạt động thời gian thực  Data Mall là client ứng dụng triển khai trong điện thoại thông minh của khách hàng, tương tác với OCS, MCCM để nhận ra sự tương tác của khách hàng Thông qua công cụ này, khách hàng có thể sử dụng điện thoại thông minh để truy cập thông tin của họ, trạng thái dịch vụ, số tiền dư và thông tin tiêu dùng Ngoài ra họ có thể đặt hàng hoặc tham gia vào... tiếp trên Timesten - Mô tả phân hệ tính cước  Chức năng - Module Rating là thư viện cung cấp các chức năng tính cước sử dụng, tính tích lũy cho thuê bao tương ứng với chính sách giá của gói cước mà thuê bao sử dụng o Input: Thông tin về thuê bao, sự kiện tính cước, lượng sử dụng tài nguyên (duration hoặc volume với tính cước theo phiên, số lần sử dụng dịch với tính cước SMS…), thời điểm bắt đầu của... thư viện thực hiện việc xác định hướng nghiệp vụ tích cước cho các phiên và event, trả về các mã thông báo cho biết thuê bao thực hiện cuộc gọi trong zone, ngoài zone, sử dụng callbloking hay không, vv 13 - Input: Bản tin ccr - Output: ID_Event, mã trả về  Giao tiếp - Giao tiếp với Charging: Thông qua các interface cung cấp để module Charging thực hiện các yêu cầu lấy event tính cước - Giao tiếp... cửa hàng trong tay này 22 3.2.1.2 Mô hình tổng quan logic của hệ thống Hình 12: Mô hình kết nối logic của hệ thống tính cước trên nền mạng LTE 3.2.1.3 Mô hình kết nối của hệ thống OCS mới với các tổng đài của hệ thống LTE Giao di n giữa hệ thống OCS với các hệ thống công nghệ thông tin bên ngoài Billing được kết nối qua giao di n UIP để nhận lệnh webservice, chuyển tập tin cdr 23 Tổng đài tin nhắn... mà thuê bao sử dụng 14 o Input: Thông tin về thuê bao, thông tin script được cấu hình để tính khuyến mại o Ouput:  Lượng khuyến mại (Lượng khuyến mại tương ứng với các loại tài khoản được khuyến mại của thuê bao)  Giao tiếp - Giao tiếp với Charging: Thông qua các interface cung cấp để module Charging thực hiện các yêu cầu thao tác tính cước, khuyến mại và tích lũy - Giao tiếp với CSDL Timesten: Thao . thống IN/OCS ZTE đang được khai thác bởi nhà mạng Viettel. - Nghiên cứu giải pháp tính cước trên nền mạng LTE. - Thời gian thực hiện luận văn: 2013. 4. Phương pháp nghiên cứu: - Tìm hiểu các. Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử Mã số: 60.52.02.08 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI - 2013 Luận văn được hoàn thành tại: