Phân hệ IMS có nhiều khối chức năng thực thi những nhiệm vụ khác nhau như kết nối chuyển tải điều khiển phiên, bảo đảm an ninh mạng, tính cước dịch vụ, Kiến trúc IMS cho phép hội tụ các
Trang 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TẬP ĐOÀN BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG VIỆT NAM
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
-
LÊ QUANG VŨ
NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN DỊCH VỤ HIỂN THỊ (PRESENCE) TRONG PHÂN HỆ
ĐA PHƯƠNG TIỆN IP (IMS)
CHUYÊN NGÀNH : KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
MÃ SỐ : 60.52.708
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT
HÀ NỘI – 2011
Trang 2Luận văn được hoàn thành tại:
Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam
Người hướng dẫn khoa học:
PGS.TS HOÀNG MINH
Phản biện 1: ………
………
Phản biện 2: ………
………
Luận văn sẽ được bảo vệ trước hội đồng chấm luận văn tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Vào lúc: giờ ngày tháng năm
Có thể tìm hiểu luận văn tại:
- Thư viện Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
Trang 3Phân hệ đa phương tiện IP (IMS) có nhiều ưu điểm nổi bật và là nền tảng để xây dựng các mạng hội tụ dựa trên kiến trúc mở, phân tán trong môi trường tự do truy nhập Phân hệ IMS có nhiều khối chức năng thực thi những nhiệm vụ khác nhau như kết nối chuyển tải điều khiển phiên, bảo đảm an ninh mạng, tính cước dịch vụ, Kiến trúc IMS cho phép hội tụ các dịch vụ đa phương tiện người dùng, khảo sát vai trò của thông tin hiển thị trong IMS để cung cấp riêng tư cá nhân Để
sử lý cuộc gọi VoIP, các phiên truyền thông và tin nhắn tức thì được trao đổi, điều này có thể đạt được qua một server ứng dụng IMS trong phương thức trao đổi với các thành phần IMS (S-CSCF và HSS) từ truy nhập khác nhau
Mục tiêu của luận văn là nghiên cứu phân hệ đa phương tiện IP và vấn đề có thể đề xuất một kiến trúc dùng chung mà nó mở rộng khái niệm hiển thị rông rãi cho các loại của thông tin ngữ cảnh Dựa trên việc sử dụng được lựa chọn, nhận dạng hiển thị được yêu cầu và thuộc tính ngữ cảnh (ví dụ., nguồn, thời gian thực,
độ khả dụng, thời gian sống) và các đặc thính khác của chúng
Như vậy ý nghĩa khoa học của luận văn đưa ra kiến trúc IMS và các vấn đề liên quan diễn giải các thuộc tính ngữ cảnh và hiển thị đó như thế nào để thu thập được, giám sát, lọc, lưu trữ hiệu quả thông qua kiến trúc phân cấp Điều này bao gồm sự kết hợp hiển thị bên ngoài và thông tin ngữ cảnh như dữ liệu khẩn và dữ liệu thường nhật, trong việc bảo mật và cách sử dụng thông tin nhậy cảm cá nhân
Về ý nghĩa thực tiễn, luận văn giúp hiểu rõ các vấn đề liên quan tới chất lượng dịch vụ nhằm triển khai hiệu quả các dịch vụ gia tăng giá trị trong phân hệ IMS trên mạng lưới của VNPT nói riêng và mạng viễn thông ở Việt Nam nói chung
Trang 4CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ PHÂN HỆ IMS VÀ VẤN ĐỀ CUNG CẤP DỊCH VỤ TRONG IMS
Chương 1 giới thiệu chung về phân hệ IMS thông qua các khối chức năng và các điểm tham chiếu của kiến trúc IMS, mô hình kiến tạo dịch vụ và giới thiệu một
số dịch vụ đặc trưng của IMS Trong chương này cũng đề cập một số vấn đề chung
về các công cụ hỗ trợ để cung cấp các dịch vụ trong IMS
1.1 Kiến trúc tổng quan của IMS
IMS (Internet Protocol Mutimedia Subsystem) là thuật ngữ: Phân hệ đa phương tiện sử dụng giao thức Internet IMS mở đầu như một chuẩn cho mạng vô tuyến được 3GPP đề xuất như một lớp điều khiển và tích hợp dịch vụ đa phương tiện cho mạng di động dựa trên công nghệ GSM Tuy nhiên, cộng đồng mạng hữu tuyến trong quá trình tìm kiếm một chuẩn thống nhất sớm nhận thấy thế mạnh của IMS cho truyền thông hữu tuyến Một chuẩn được khởi đầu thiết kế cho các nhà khai thác di động và đáp ứng được các yêu cầu hữu tuyến là một động lực tuyệt vời cho sự hội tụ cố định – di động
Việc giới thiệu IMS theo một vài khía cạnh có thể được chú ý nhờ sự khởi đầu hoàn toàn mới Các lớp ứng dụng và điều khiển thực sự điều khiển cả việc thông tin vô tuyến và hữu tuyến ngay từ đầu Các chức năng điều khiển chung và các dịch vụ cơ sở tương đương được trang bị để hoạt động ở cả thế giới cố định và
di động, quan trọng hơn là kết nối chúng với nhau Ưu điểm của IMS là khả năng
hỗ trợ đa dịch vụ và các kiểu truy nhập khác nhau Thiết kế của IMS cho phép phối hợp hoạt động giữa các dịch vụ và ứng dụng IP cũng như phối hợp hoạt động giữa các thuê bao IMS đặc biệt tối ưu hóa cho các ứng dụng SIP và đa phương tiện Ngoài ra, IMS cho phép phát triển nhanh chóng và linh hoạt các dịch vụ mới, cùng với khả năng hội tụ cố định với di động, IMS cho phép giảm đáng kể chi phí đầu
tư
Trang 5IMS hỗ trợ nhiều công nghệ truy nhập khác nhau Mặc dù IMS 3GPP phiên bản 5 được thiết kế đặc biệt cho chuyển mạch gói UMTS, vấn có thể dùng cho các loại công nghệ truy nhập khác như GPRS Việc bổ sung sự hỗ trợ của mạng WLAN được đưa ra trong 3GPP phiên bản 6 Kiến trúc IMS cũng được sử dụng để
hỗ trợ các truy nhập cố định như xDSL Với khả năng này, nhiều dịch vụ mới và các mảng kinh doanh mới có thể được thực hiện, đem lại các dịch vụ thông qua các phương thức truy nhập và mạng khác nhau (như mạng cố định – di động, di động – mạng doanh nghiệp)
Kiến trúc IMS được phân thành 3 lớp: Lớp dịch vụ, lớp điều khiển (lớp lõi IMS) và lớp vận tải (hay lớp người dùng)
+ Lớp dịch vụ bao gồm các máy chủ ứng dụng AS và các máy chủ thuê bao thường trú HSS
+ Lớp điều khiển bao gồm nhiều hệ thống con trong đó có hệ thống IMS lõi + Lớp vận tải bao gồm thiết bị người dùng UE, 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 điểu khiển ở trên
Kiến trúc của IMS về cơ bản bao gồm các thành phần cơ bản như miêu tả trong hình 1.1 Một điểm lưu ý là kiến trúc IMS là kiến trúc chức năng, tức là các thực thể được định nghĩa dựa theo các chức năng của chúng Điều này có nghĩa là chúng có thể được thiết kế trên cùng một thiết bị phần cứng
1.2 Các khối chức năng cơ bản, các điểm tham chiếu
1.2.1 Các thực thể chức năng
Các thực thể chức năng trong kiến trúc mạng IMS bao gồm:
Các máy chủ ứng dụng
Trang 6 Các thực thể cơ sở dữ liệu HSS và HLF
Thực thể điều khiển phiên cuộc gọi CSCF
Thực thể chức năng BGCF
Thực thể chức năng MGCF.Thực thể chức năng MRF
1.2.1 Các điểm tham chiếu
Các điểm tham chiếu chính trong IMS (theo 3GPP) có thể được nhóm theo các loại dưới đây:
Các điểm tham chiếu cho điều khiển dịch vụ và báo hiệu dựa trên SIP: bao gồm
Mg, Mi, Mj, Mk, Mr và Mw, tất cả đều sử dụng SIP làm giao thức báo hiệu
Các điểm tham chiếu cho việc điều khiển MG: bao gồm Mc và Mp Báo hiệu qua hai điểm tham chiếu này sử dụng H.248
Các điểm tham chiếu đến các server thông tin: Cx giữa CSCF và HSS cho phép CSCF lấy từ HSS thông tin định tuyến và di động liên quan đến thuê bao di động
để CSCF có thể quyết định làm thế nào để xử lý phiên liên lạc của một thuê bao
Các điểm tham chiếu với các mạng ngoài: bao gồm Mb, Mn, và Go
1.3 Vấn đề cung cấp các dịch vụ trong IMS
Hiện nay IMS là sự lựa chọn tối ưu cho việc cung cấp dịch vụ hội tụ và đa phương tiện, cũng như cho phép cung cấp các dịch vụ IP trên cả mạng di động và
cố định Thị trường sử dụng IMS đã được điều khiển bởi các xu hướng công nghệ sau:
IMS và hội tụ cố định/di động: IMS cho phép các nhà cung cấp dịch vụ hữu tuyến và vô tuyến sử dụng chung nền tảng IP để cung cấp các dịch vụ đa phương tiện mới mà vẫn cung cấp các dịch vụ truyền thống qua một số công nghệ truy nhập khác nhau
Trang 7IMS đưa ra các giải pháp cho các nhà cung cấp dịch vụ để chuyển đổi từ PSTN sang VoIP IMS mô phỏng mạng PSTN và mạng IP qua một gateway Tất
cả các dịch vụ PSTN vẫn được giữ như cũ và do đó các thuê bao không nhận thấy rằng họ không còn kết nối tới mạng PSTN nữa
IMS cho các ứng dụng hiển thị: hiển thị là một dịch vụ chính trong cấu trúc IMS hiện tại, các thuê bao IP cần biết vị trí và kết nối mà họ hiện tại đang được chứng thực Đây là một phương pháp đơn giản và dễ dàng để hiểu được độ khả dụng của các thuê bao IP và phương tiện truyền thông trong bất kỳ nhóm cụ thể nào
1.4 Kết luận chương
Chương mở đầu của luận văn này giới thiệu tổng quan về phân hệ IMS với các khối chức năng cơ bản, các điểm tham chiếu và vấn đề cung cấp các dịch vụ trong IMS Đặc điểm của IMS là thực hiện điều khiển phiên đa phương tiện, độc lập với mạng truy nhập, sử dụng các giao thức có thể dùng trên Internet, có kiến
trúc báo hiệu mở được chuẩn hóa Hiện nay, IMS là sự lựa chọn tối ưu cho việc
cung cấp dịch vụ hội tụ và đa phương tiện, cũng như cho phép cung cấp các dịch
vụ IP trên cả mạng di động và cố định Trong các chương tiếp theo, ta sẽ đi vào nghiên cứu các dịch vụ gia tăng trong IMS
Trang 8CHƯƠNG 2: CÁC DỊCH VỤ GIÁ TRỊ GIA TĂNG TRONG PHÂN HỆ IMS
Mỗi một kiến trúc mạng có những yêu cầu riêng theo đặc điểm về kiến trúc của mình Đối với phân hệ IMS, là một kiến trúc mạng toàn IP cho nên việc cung cấp dịch vụ gia tăng là yêu cầu rất quan trọng Chương này trình bày các dịch vụ gia tăng cung cấp trong phân hệ IMS bao gồm các yêu cầu chung, yêu cầu cho phiên lõi, báo hiệu và các dịch vụ, những yêu cầu này sẽ
là cơ sở để xây dựng các cơ chế, giao thức để có thể cung cấp cho phân hệ IMS
CÁC YÊU CẦU CHUNG
Trong khái niệm và thiết kết ban đầu của IMS Khác với các kiến trúc mạng
cũ, IMS cho phép nhà cung cấp dịch vụ khả năng phân biệt QoS mà họ cung cấp cho khách hàng hoặc nhóm khách hàng, đây là khía cạnh chính của các mô hình kinh doanh tương lai của các nhà cung cấp dịch vụ
Một điểm nữa liên quan tới các phần tử IMS là 3GPP không chuẩn hóa các nút mà chuẩn hóa các chức năng, có nghĩa là IMS là một tập hợp chức năng liên kết với nhau bởi tập các giao diện chung Với phương pháp này, các nhà sản xuất thiết bị mạng tự do chế tạo thiết bị theo từng chức năng hay kết hợp giữa chúng
Do đó, nảy ra các thách thức bao gồm các vấn đề về khả năng tương tác hoạt động giữa các thiết bị của các nhà sản xuất khác nhau
2.1 Môi trường kiến tạo và các công cụ hỗ trợ
2.1.1 Môi trường kiến tạo
Hiện nay IMS là sự lựa chọn tối ưu cho việc cung cấp dịch vụ hội tụ và đa phương tiện, cũng như cho phép cung cấp các dịch vụ IP trên cả mạng di động và
cố định Thị trường sử dụng IMS đã được điều khiển bởi các xu hướng công nghệ sau:
Trang 9IMS và hội tụ cố định/di động: IMS cho phép các nhà cung cấp dịch vụ hữu tuyến và vô tuyến sử dụng chung nền tảng IP để cung cấp các dịch vụ đa phương tiện mới mà vẫn cung cấp các dịch vụ truyền thống qua một số công nghệ truy nhập khác nhau
IMS cho các ứng dụng hiển thị: hiển thị là một dịch vụ chính trong cấu trúc IMS hiện tại, các thuê bao IP cần biết vị trí và kết nối mà họ hiện tại đang được chứng thực Đây là một phương pháp đơn giản và dễ dàng để hiểu được độ khả dụng của các thuê bao IP và phương tiện truyền thông trong bất kỳ nhóm cụ thể nào
Trong giải pháp của 3GPP đưa ra, thực thể đóng vai trò Call Controller là S-CSCF Service logic được quản lý bởi thực thể Application Server (AS), các thực thể đóng vai trò SDS bao gồm OSA SCS, IM-SSP và SCIM AS không phải là một thực thể lõi trong IMS, về vị trí, AS có thể nằm ngay trong home network của người sử dụng hoặc trong miền của 3th-party Giao diện giữa AS và S-CSCF sử dụng SIP làm giao thức điều khiển ngoài ra AS còn giao tiếp SLF qua giao diện
Dh để lấy thông tin về HSS, giao tiếp với HSS qua giao diện Sh, Si để lấy thông tin
về S-CSCF Các giao diện Dh, Sh, Si đều sử dụng giao thức hỗ trợ các chức năng AAA DIAMETER Mặc dù giao thức điều khiển sử dụng là SIP nhưng các dịch vụ của AS không bị giới hạn bởi SIP-base Thực thể SDS đầu tiên trong giải pháp của 3GPP là OSA SCS Chức năng của thực thể này là cung cấp các tập APIs chuẩn cho 3th-party, như call controler, use interaction, charging, mobility, Ưu điểm rõ nhất của OSA là cung cấp cho các AS của 3th-party khả năng truy nhập an toàn đến các chức năng của IMS vì bản thân OSA đã hỗ trợ chức năng như Initial Access, Authentication, Athorization (S-CSCF không thực hiện các chức năng AAA cho đối với các truy nhập từ phía 3th-party) OSA trong kiến trúc IMS giao tiếp với S-CSCF qua giao diện SIP đồng thời tương tác với các AS qua OSA APIs IM-SSP là thực thể SDS của IMS hỗ trợ các dịch vụ IN phát triển theo môi trường CAMEL.IM-SSP không cung cấp trực tiếp APIs cho AS mà chỉ hỗ trợ chuyển đổi
Trang 10báo hiệu từ miền SIP miền CAP Thành phần SDS thứ 3 là SCIM (SIP AS) SIP
AS về bản chất là 1 SIP-based server cung cấp các dịch vụ giá trị gia tăng đa phương tiện (presense, mesaging, conferencing, ) sử dụng báo hiệu thuần SIP
2.1.2 Các công cụ hỗ trợ bao gổm : Giao diện lập trình ứng dụng mở-Open APIs,
các ngôn ngữ kịch bản-Scriping, môi trường xây dựng dịch vụ-SCE
Ưu điểm rõ thấy nhất của kiến trúc IMS là tính linh động của giao diện phát triển dịch vụ rất cao Tuy nhiên nhược điểm của kiến trúc này, đồng thời cũng là vấn đề được định hướng giải quyết chính là sự phức tạp ở giao diện giữa SDS và các thực thể ở lớp điều khiển
2.2 Các dịch vụ đặc trưng của phân hệ IMS :
Các nhóm dịch vụ chính được triển khai trên nền IMS bao gồm: dịch vụ hội nghị, dịch vụ quản lý nhóm, dịch vụ nhắn tin đa phương tiện MMS và dịch vụ hiển
thị
2.3 Kết luận chương
Chương thứ hai đã giới thiệu một số dịch vụ trên nền IMS như: Hiển thị, Nhắn tin, Push to talk, Hội thảo…Các dịch vụ trên đều đã được sử dụng khai thác hiệu quả tại nhiều mạng viễn thông trên thế giới Một trong các dịch vụ đó là dịch
vụ hiển thị, một dịch vụ có tiềm năng phát triển rất lớn và hứa hẹn mang lại một cách tiếp cận thông tin mới của khách hàng Để hiểu rõ thêm về dịch vụ hiển thị, cấu trúc cũng như nhiều vấn đề liên quan khác sẽ được giới thiệu trong chương sau
Trang 11CHƯƠNG 3: TRIỂN KHAI DỊCH VỤ HIỂN THỊ TRONG PHÂN HỆ IMS
Hiển thị là một dịch vụ mang tính đòn bẩy hàng đầu có thể hơn mà cho phép kích thích mạng đang hoạt động chưa dùng và những trạng thái người dùng được chỉ rõ để nâng cao và trải nghiệm người dùng bất chấp kiểu mạng Bài này khám phá sự tiến hóa của những tiêu chuẩn hiển thị, thảo luận kiến trúc server hiển thị
và những thành phần giá trị gia tăng của hiển thị, và cung cấp một ví dụ ứng dụng đơn giản minh họa hoạt động hiển thị như thế nào
Một dịch vụ hiển thị cơ bản cho phép người dùng thông báo thông tin của
họ, bao gồm: Sự sẵn sàng của họ, cách liên lạc ưu tiên của họ, những thông tin cá nhân hiển thị có thể thấy về họ, cho phép khả năng điều khiển sự chia sẻ thông tin này với người khác Hầu hết các dịch vụ hiển thị bao gồm một thực thể người dùng hiển thị (PUA) có thể hiển thị đầy đủ các thực thể hiển thị đưa ra, mặc dù chính các mô hình có thể mở rộng liền mạch để cung cấp một cái nhìn hiển thị kết hợp từ nhiều nguồn
IMS chuẩn hóa theo 3GPP 3GGPP2 cho phép nhà vận hành mạng và nhà cung cấp dịch vụ đưa ra các dịch vụ cá nhân một cách liên tục cho cả mạng không dây và có dây Lucent Technologies’ IMS cung cấp giá trị trên các dịch vụ IP TM như là VoIP các phiên truyền thông, IM các dịch vụ mới có thể thực hiện được khi triển khai thông tin hiển thị và ngữ cảnh trong IMS
3.1 Ngữ cảnh và hiển thị (presence and context)
3GPP đã chấp thuận mô hình hiển thị của IETF , trong mô hình đó thông tin hiển thị được tham chiếu như thông tin được công khai bởi người dùng (sự hiển thị) tới người dùng khác (người quan sát) để mục đích là chỉ ra khả năng sẵn sàng của họ và sự bằng lòng cho việc liên lạc, trong cách này, người dùng có thể thông tin tới nhóm trạng thái hiển thị của họ mà theo thói quen thông thường bằng IM tới