GIẢI PHÁP QUẢN LÝ MẠNG TRONG IMS

GIẢI PHÁP QUẢN LÝ MẠNG TRONG IMS Chương I: Giới thiệu tổng quan về kiến trúc chức năng IMS và đề cập đến nguyên tắc quán lý trong IMS nhằm giúp người đọc nắm được tổng quan về IMS và hình dung được nội dung của luận văn (quản lý trong IMS) nằm ở phần nào trong cấu trúc chức năng của mạng IMS. Chương II: Tìm hiểu sâu hơn về các chức năng quản lý trong IMS, bao gồm các chức năng quản lý như quản lý cấu hình, quản lý lỗi, quản lý bảo mật, quản lý chất lượng, và quản lý tính cước. Chương III đi sâu vào 2 nội dung quan trọng trong quản lý mạng IMS. Đó là phương pháp quản lý mạng lõi và quản lý dữ liệu thuê bao. Đây chính là mấu chốt trong việc hội tụ quản lý trong mạng IMS. Ở chương này luận văn sẽ trình bày về việc xây dựng khuân dạng chung cho quản lý mạng để tạo tiền đề cho vấn đề hội tụ mạng sau này.

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Nguyễn Trung Kiên GIẢI PHÁP QUẢN LÝ MẠNG TRONG IMS CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT VIỄN THÔNG MÃ SỐ: 60.52.02.08 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI-NĂM 2014 Luận văn được hoàn thành tại: HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Người hướng dẫn khoa học: TS. LÊ NGỌC GIAO Phản biện 1: PGS. TS. Trần Hồng Quân Phản biện 2: Đặng Đình Quân 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: 15 giờ, ngày 09 tháng 08 năm 2014 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông 1 LỜI MỞ ĐẦU Mạng viễn thông thế hệ mới – NGN (Next Generation Network) đã trở thành xu hướng của nhiều nước trên thế giới do những lợi ích của nó cả về kinh tế và kỹ thuật trong việc cung cấp các dịch vụ đa phương tiện Nhưng từ khi 3GPP giới thiệu IMS (Phân hệ đa phương tiện IP–IP Multimedia Subsystem) thì IMS đã chứng tỏ được khả năng vượt trội hơn so với mô hình sử dụng Softswitch về nhiều mặt, và IMS dần trở thành tiêu chuẩn chung để xây dựng mạng NGN ngày nay. IMS là một kiến trúc mạng tiên tiến làm việc chủ yếu trong miền gói và đa phương tiện. nÓ 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 hỗ trợ nhiều phương thức truy nhập như GSM, UMTS, CDMA2000, truy nhập hữu tuyến băng rộng như cáp xDSL, cáp quang, cáp truyền hình, cũng như truy nhập vô tuyến băng rộng WLAN, WiMAX. IMS tạo điều kiện cho các hệ thống mạng khác nhau có thể tương thích với nhau nhằm thực hiện nhiệm vụ hội tụ mạng và cung cấp dịch vụ đa phương tiện cho khách hàng đầu cuối. Trong tương lai, kiến trúc IMS sẽ phát triển và thay đổi đáng kể . Hơn nữa, các thiết bị công nghệ về IMS hiện nay có thể được đề nghị thay đổi. Những áp đặt này sẽ cần thiết cho một kiến trúc quản lý linh hoạt có khả năng phát triển như đề nghị IMS tự tiến hóa , với chi phí tối ưu và thời gian đưa ra thị trường . Vì vậy có thể nói IMS chính là tương lai của mạng hội tụ. Chính vì vậy, luận văn này nghiên cứu về giải pháp quản lý trong mạng IMS nhằm tìm hiểu kĩ hơn về các giải pháp cho vấn đề quản lý trong mạng IMS. Nội dung luận văn bao gồm 3 phần:  Chương I: Giới thiệu tổng quan về kiến trúc chức năng IMS và đề cập đến nguyên tắc quán lý trong IMS nhằm giúp người đọc nắm được tổng quan về IMS và hình dung được nội dung của luận văn (quản lý trong IMS) nằm ở phần nào trong cấu trúc chức năng của mạng IMS. 2  Chương II: Tìm hiểu sâu hơn về các chức năng quản lý trong IMS, bao gồm các chức năng quản lý như quản lý cấu hình, quản lý lỗi, quản lý bảo mật, quản lý chất lượng, và quản lý tính cước.  Chương III đi sâu vào 2 nội dung quan trọng trong quản lý mạng IMS. Đó là phương pháp quản lý mạng lõi và quản lý dữ liệu thuê bao. Đây chính là mấu chốt trong việc hội tụ quản lý trong mạng IMS. Ở chương này luận văn sẽ trình bày về việc xây dựng khuân dạng chung cho quản lý mạng để tạo tiền đề cho vấn đề hội tụ mạng sau này. Qua ba chương của luận văn đã đi tìm hiểu lần lượt các nội dung xoay quanh kiến trúc phân hệ IMS. Đặc biệt nghiên cứu sâu về giải pháp quản lý mạng trong kiến trúc IMS là quản lý mạng lõi và quản lý dữ liệu thuê bao. 3 CHƯƠNG I: PHÂN HỆ IMS VÀ QUẢN LÝ TRONG IMS 1.1 Giới thiệu tổng quan kiến trúc chức năng IMS 1.1.1 Khái niệm IMS IMS - thuật ngữ viết tắt của IP Multimedia Subsystem, là một phần của kiến trúc mạng thế hệ kế tiếp được cấu thành và phát triển bởi tổ chức 3GPP và 3GPP2 để hỗ trợ truyền thông đa phương tiện hội tụ giữa thoại, video, audio với dữ liệu và hội tụ truy nhập giữa 2G, 3G và 4G với mạng không dây. IMS hỗ trợ nhiều phương thức truy nhập như GSM, UMTS, CDMA2000, truy nhập hữu tuyến băng rộng như cáp xDSL, cáp quang, cáp truyền hình, cũng như truy nhập vô tuyến băng rộng WLAN, WiMAX. IMS tạo điều kiện cho các hệ thống mạng khác nhau có thể tương vận (interoperability) với nhau, 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 hỗ trợ nhiều loại hình dịch vụ khác nhau, bao gồm các dịch vụ nhắn tin tức thời (Instant Messaging - IM), hội nghị truyền hình (Video Conferencing) và Video theo yêu cầu (Video on Demand - VoD). IMS cũng có khả năng cung cấp các cơ chế xác thực và chuyển đổi giữa các mạng khác nhau cho khách hàng di động. Sau đó, các tổ chức chuẩn hóa như ITU, ETSI đã chọn IMS làm nền tảng cho mạng hội tụ. 1.1.2 Kiến trúc phân hệ IMS Chúng ta cần chú ý một điều rằng 3GPP không chuẩn hóa các node IMS mà là các chức năng. Điều này có nghĩa rằng kiến trúc của IMS là sự tổ hợp của các chức năng được gắn kết với nhau thông qua các giao tiếp đã được chuẩn hóa. Kiến trúc IMS được phân thành 3 lớp : lớp dịch vụ (lớp ứng dụng), lớp điều khiển (hay còn gọi là lớp IMS hay IMS lõi) và lớp truyền tải (hay lớp người dùng). 4 Hình 1.1 Kiến trúc phân lớp của IMS ([1] trang 26) a. Lớp dịch vụ bao gồm các máy chủ ứng dụng AS (Application Server) và các máy chủ thuê bao thường trú HSS (Home Subscriber Server). b. Lớp điều khiển bao gồm nhiều hệ thống con trong đó có hệ thống IMS lõi. c. Lớp truyền tải bao gồm thiết bị người dùng UE (User Equipment), các mạng truy nhập kết nối vào mạng lõi IP. Hai thực thể chức năng NASS và RACS định nghĩa bởi TISPAN có thể được xem như thuộc lớp vận tải hay thuộc lớp điều khiển ở trên. 1.1.2.1 Lớp dịch vụ Lớp dịch vụ bao gồm các máy chủ ứng dụng AS (Application Server) và các máy chủ thuê bao thường trú HSS (Home Subscriber Server). 5 Hình1.2 Các máy chủ ứng dụng IMS ([1] trang 27) Máy chủ ứng dụng (Appication Server - AS) là một thành phần SIP, thực hiện chức năng tiếp nhận và xử lý dịch vụ. Máy chủ quản l thuê bao th ường trú HSS (Home Subscriber Server) là trung tâm lưu trữ cho thông tin người dùng, nó được phát triển từ HLR (Home Location Register) trong hệ thống GSM. 1.1.2.2 Lớp điều khiển IMS Chức năng của lõi IMS là quản lý việc tạo lập phiên liên lạc và dịch vụ đa phương tiện. Các chức năng của nó bao gồm: Chức năng điều khiển phiên gọi (CSCF - Call Session Control Function), Chức năng điều khiển cổng vào ra (BGCF), Chức năng điều khiển cổng truyền thông MGCF, và Chức năng tài nguyên truyền thông MRF. 1.1.2.3 Lớp truyền tải Chúng ta xem NASS và RACF là 2 thành phần thuộc lớp vận tải. Vài trò của 2 thành phần này được miêu tả dưới đây: NASS bao gồm: - Cung cấp một cách linh hoạt địa chỉ IP cũng như các thông số cấu hình khác cho UE (sử dụng DHCP). - Nhận thực người dùng trước và trong quá trình cấp phát địa chỉ IP. - Cấp phép cho mạng truy nhập dựa trên hồ sơ mạng. - Quản lý định vị người dùng. - Hỗ trợ quá trình di động và roaming của người dùng. 6 RACF bao gồm 2 chức năng chính là: chức năng quyết định chính sách dịch vụ (S-PDF) và chức năng điều khiển chấp nhận kết nối và tài nguyên truy nhập (A-RACF). - S-PDF (Serving Policy Decision Function), dưới yêu cầu của các ứng dụng, sẽ tạo ra các quyết định về chính sách (policy) bằng việc sử dụng các luật chính sách và chuyển những quyết định này tới A-RACF. S-DPF cung cấp một cách nhìn trừu tượng về các chức năng truyền tải với nội dung hay các dịch vụ ứng dụng. Bằng cách sử dụng S- DPF, việc xử lý tài nguyên sẽ trở nên độc lập với việc xử lý dịch vụ. - A-RACF (Access Resource and admission Control Function) nhận các yêu cầu về tài nguyên QoS từ S-PDF. A-RACF sẽ sử dụng thông tin QoS nhận được từ S-PDF để quyết định chấp nhận hay không chấp nhận kết nối. A-RACF cũng thực hiện chức năng đặt trước tài nguyên và điều khiển các thực thể NAT/Firewall. 1.2 Quá trình phát triển của kiến trúc IMS IMS được Dự án hợp tác về viễn thông thế hệ thứ 3 (3GPP – 3 rd Generation Partnership Project) giới thiệu đầu tiên trong phiên bản thứ 5 (Release 5) vào tháng 3/2002 với các tính năng xử lý cuộc gọi cơ bản. IMS được mô tả là một cấu trúc chuẩn hóa truy nhập không giới hạn trên nền IP, có khả năng thích ứng với các mạng thoại, số liệu và di động. Cùng với 3GPP, trong năm 2002 3GPP2 cũng đưa ra chuẩn hóa IMS của riêng mình. Đầu năm 2004, 3GPP tiếp tục chuẩn hóa IMS với Release 6. Phiên bản này tập trung sửa chữa các thiếu sót ở Release 5 (tính cước, quản lý chất lượng dịch vụ) và bổ sung một số đặc tính mới (hỗ trợ truy nhập từ các mạng khác nhau). Release 6 được hoàn thành vào tháng 3/2005. Release 7 được 3GPP chuẩn hóa theo 3 pha và được hoàn thiện vào khoảng tháng 3 – 9/2007 hỗ trợ cho truy nhập với mạng băng rộng cố định. Tháng 6/2007, ETSI TISPAN kết hợp với 3GPP để tiếp tục chuẩn hóa xây dụng cấu trúc mạng IMS chung nhằm hỗ trợ các kết nối cố định và các dịch vụ mới như IPTV. Cấu trúc này được chuẩn hóa bắt đầu từ phiên bản Release 8. Hiện nay phiên bản này vẫn đang được tiếp tục hoàn thiện. 7 Song song với đó đầu năm 2008 phiên bản Release 9 bắt đầu được chuẩn hóa với một số tính năng như: Giải pháp cho dịch vụ thoại và video trong miền chuyển mạch kênh (CS – Circuit Switch), tính năng hỗ trợ di động WiMAX - LTE, WiMAX – UMTS. 1.3 Nguyên tắc quản l trong IMS Giải pháp quản lý cho IMS là việc duy trì hoạt động mạng lưới trung tâm lõi (OMC-CN), là một bộ phận quản lý tên miền cho các thiết bị mạng trong lĩnh vực mạng IMS. Ở mức độ rộng, các giải pháp quản lý cho IMS sẽ cung cấp hỗ trợ cho các bộ đầy đủ các chức năng quản lý lỗi truyền thống, cấu hình, tính cước, hiệu suất và bảo mật. 8 CHƯƠNG II: CÁC CHỨC NĂNG QUẢN LÝ MẠNG TRONG IMS 2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến kiến trúc quản l Qua thời gian kiến trúc IMS sẽ phát triển và thay đổi đáng kể, Hơn nữa, các thiết bị công nghệ về IMS hiện nay có thể được đề nghị thay đổi. Do đó cần thiết cho một kiến trúc quản lý linh hoạt có khả năng phát triển như đề nghị IMS tự tiến hóa , với chi phí tối ưu và thời gian ngắn để đưa ra thị trường. - Đầu tiên là yếu tố mới có thể được thêm vào theo thời gian. Một số các yếu tố sẽ được thiết kế và sản xuất bởi Lucent, những yếu tố khác sẽ được cung cấp bởi các đối tác bên thứ ba mà Lucent đã thành lập một mối tương quan chiến lược. - Hình thức thứ hai của sự tiến hóa là sự thay thế của một phần tử trong kiến trúc IMS. Có một số yếu tố thúc đẩy sự thay thế như vậy, như mong muốn làm giảm giá thành, tới mục tiêu thị trường cụ thể 2.2 Các chức năng quản l trong IMS Vai trò của OMC-CN là để tổng hợp và phối hợp các chức năng quản lý. Các chức năng quản lý gồm có: Quản lý lỗi, quản lý cấu hình, quản lý hiệu suất, quản lý tính cước. 2.2.1 Quản l lỗi Mục tiêu chính của OMC-CN trong quản lý lỗi là tập hợp báo hiệu vào một danh sách báo hiệu duy nhất. Các OMC-CN phải tổng hợp báo hiệu từ tất cả các thành phần trong miền quản lý của nó vào một danh sách duy nhất mà có thể được truy vấn từ người quản lý. Một người dùng của giao diện cảnh báo trên OMC-CN có khả năng kiểm soát và thao tác cảnh báo trên OMC-CN. Chức năng có sẵn cho để thao tác cảnh báo bao gồm sự thừa nhận, hợp nhất, xem thông tin, lịch sử xem, chú thích, hướng dẫn xóa, in ấn, và lưu trữ. 2.2.2 Quản l cấu hình Cả hai loại chức năng quản lý cấu hình (thiết bị kỹ thuật và kích hoạt thuê bao) được hỗ trợ bởi OMC-CN. Kích hoạt thuê bao được hỗ trợ bởi cả thủ công và giao diện trên hệ điều hành. [...]... các phần tử mạng lõi IMS 2.2.5 Quản lý bảo mật An ninh trong IMS mạng liên quan đến một số khả năng khác nhau, bao gồm xác thực, tính toàn vẹn, riêng tư, kiểm soát truy cập, chống chối bỏ, và sẵn có Thực hiện (và chính quyền tương ứng) của các chức năng được phân phối qua các phần tử mạng khác nhau Các OMC-CN chỉ là một trong những phần tử đóng vai trò trong việc quản lý an ninh cho mạng IMS 2.3 Vấn... mạng IMS 2.3 Vấn đề hội tụ quản lý trong IMS Việc xây dựng khuân dạng quản lý phần tử Lucent (EMF) củng cố sự phát triển của OMCCN, cũng như giải pháp quản lý miền IMS Những lý do chính cho việc sử dụng EMF cho OMC-CN để giảm chi phí phát triển và giảm thời gian để đưa ra thị trường Như vậy việc xây dựng một khuân dạng chung cho các phần tử mạng sẽ giúp cho các thiết bị mạng dễ dàng trao đổi với nhau,... giúp ích cho việc hội tụ mạng 10 CHƯƠNG III: GIẢI PHÁP QUẢN LÝ MẠNG TRONG IMS 3.1 Hệ thống quản lý được tích hợp và hội tụ EMF Những lý do chính cho việc sử dụng EMF cho OMC-CN là để giảm chi phí phát triển và giảm thời gian để đưa ra thị trường Một lý do khác cho việc sử dụng EMF cho OMC-CN là tối đa hóa sự liên kết và thống nhất với EMSs khác trong danh mục đầu tư Lucent, trong đó bao gồm việc tạo... thống quản lý duy nhất Để thực hiện điều này, các OMC-H, OMC-CN, các OMC-U, và OMC-PS cuối cùng sẽ được tích hợp và phân phối khu vực Triển khai OMC-CN trong mạng dây: Các hãng dùng mạng dây cũng yêu cầu hệ thống kế thừa và cũng như hệ thống quản lý mạng sẵn sàng cho VoIP Ban đầu, sự tách biệt của OMC-H cho SDHLR / HSS yêu cầu hai giao diện để giám sát báo động và thu thập dữ liệu hiệu suất OSs Trong. .. thông tin cá nhân có thể quản lý, chẳng hạn như sự hiện diện, lịch, sổ địa chỉ, danh sách bạn bè, hình ảnh, và video Điều này đòi hỏi một giải pháp quản lý tối ưu nhất Phần mềm Lucent DataGrid cung cấp khả năng tích hợp dữ liệu viễn thông được nhắm tới, do đó các ứng dụng có thể sử dụng nguyên lý "điểm truy cập duy nhất" để có thông tin người dùng bên trong nhà cung cấp dịch vụ mạng 3.2.2 Vấn đề về thuê... và sử dụng thông thường Điều này đặc biệt quan trọng khi OMC-CN bao gồm thành phần mạng khác bằng cách quản lý EMSs khác 3.1.1 EMF cho phép hội tụ và tích hợp hệ thống quản lý Để giảm chi phí mua thiết bị, sở hữu và vận hành, khách hàng yêu cầu hệ thống quản lý đó là hội tụ và tích hợp Hội tụ giữa các hệ thống quản lý tích hợp, nhưng không giới hạn, như: - Giao diện người dùng thông thường nhìn-và-cảm... thống quản lý khác Các OMC-U được tích hợp với OMC-chuyển mạch gói (OMC-PS), quản lý miền cho miền chuyển mạch gói lõi mạng (ví dụ, dịch vụ GPRS nút hỗ trợ [SGSN] và chức năng tính phí [CGF]) Sản phẩm tích hợp được gọi là OMC-UTRAN và PS (OMC-UPS) Tích hợp của OMC-U và OMC-PS được tạo điều kiện bởi thực tế là cả hai hệ thống quản lý được phát triển dựa trên EMF Mục tiêu của OMC-UMTS là để hỗ trợ quản lý. .. khách hàng, và là một rào cản triển khai nhanh chóng các dịch vụ mới Các giải pháp Lucent DataGrid cung cấp một điểm truy cập duy nhất để điều hành mạng dữ liệu sử dụng giao thức cơ sở dữ liệu duy nhất cho mỗi ứng dụng, do đó lược bỏ sự phức tạp dữ liệu cơ bản từ các ứng dụng 3.2.3 Giải pháp Lucent DataGrid Lucent DataGrid là một giải pháp cung cấp một ứng dụng công tác phí với tầm nhìn chung và một điểm... máy chủ thứ hai Vấn đề này chỉ có thể được giải quyết bằng cách kết hợp các OMC-H và OMC-CN vào một EMS tích hợp duy nhất 3.2 Quản lý dữ liệu thuê bao trong IMS 3.2.1 Giới thiệu Dịch vụ truyền thông thế hệ tiếp theo sẽ được phát triển định hướng bởi thông tin thuê bao ngày càng phong phú Mạng không dây hiện nay đã phát triển tới mức thông tin thuê bao tại nằm trong nhiều phần tử khác nhau Hội tụ với... Cập nhật xử lý, trong đó có thông tin cập nhật từ một ứng dụng và chuyển chúng vào cập nhật đối với các nguồn dữ liệu  Xử lý sự kiện, trong đó chuyển đổi gây nên ở mức độ thấp / sự kiện trong những nguồn dữ liệu vào các sự kiện thích hợp ở mức ứng dụng - Danh mục máy chủ, cung cấp vị trí của các mục dữ liệu cụ thể cho một thuê bao khi dữ liệu được phân chia trên nhiều nút cơ sở dữ liệu vật lý . VIỄN THÔNG Nguyễn Trung Kiên GIẢI PHÁP QUẢN LÝ MẠNG TRONG IMS CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT VIỄN THÔNG MÃ SỐ: 60.52.02.08 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI-NĂM 2014 Luận văn được. định dạng nội bộ, cho cả truy vấn và dữ liệu (ví dụ, kết quả truy vấn). - Proxy trung gian, khái niệm dịch vụ là trung gian hoặc proxy giữa các ứng dụng và các nguồn dữ liệu và cung cấp ba yếu. tiếp nhận và xử lý dịch vụ. Máy chủ quản l thuê bao th ường trú HSS (Home Subscriber Server) là trung tâm lưu trữ cho thông tin người dùng, nó được phát triển từ HLR (Home Location Register)