(nền tảng dịch vụ mạng thế hệ mới) kiến trúc IMS

IMS ( IP MULTIMEDIA SUBSYSTEM ) IP Multimedia Subsystem Mục lục IP Multimedia Subsystem Phần I: giới thiệu hệ thống IMS Tổng quan hệ thống IMS 1.1 IMS Trong hai thập kỉ qua, mạng cố định di đông có chuyển đổi lớn, đóng vai trò thiếu sống người.Trong lĩnh vực di động, hệ (1G) giới thiệu vào thập niên 1980.Các mạng cung cấp dịch vụ cho người dùng, quan trọng truyền thoại dịch vụ liên quan đến truyền thoại Thế hệ di động thứ (2G) đời vào năm 1990 đưa số dịch vụ liệu dịch vụ người dùng tinh vi Thế hệ di động thứ (3G) (vừa triển khai Việt Nam không lâu) cho phép tốc độ truyền liệu cao cung cấp dịch vụ đa phương tiện.Trong lĩnh vực điện thoại cố định, mạng điện thoại truyền thống PSTN mạng dịch vụ số tích hợp ISDN chiếm lĩnh thị trường thoại truyền thông video.Trong năm gần đây, Internet phát triển nhanh chóng ngày nhiều người dùng thấy lợi ích kết nối Internet ngày nhanh hơn, mạnh giá thành thấp dịch vụ ADSL, FTTH, … Các kết nối đảm bảo thông suốt, giúp người dùng sử dụng dịch vụ yêu cầu thời gian thực chat, chơi game trực tuyến, VoIP, … Tại thời điểm tại, hội tụ mạng di động mạng cố định xu tất yếu Nhu cầu sử dụng phát triển vượt bật công nghệ thúc đẩy gia tăng nhanh chóng thiết bị di động Các thiết bị ngày tích hợp nhiều tính tiên tiến kiểu dáng, màu sắc phù hợp với hầu hết đối tượng như: hình hiển thị xác hơn, to hơn, máy ảnh, máy nghe nhạc nhiều tài nguyên cho ứng dụng khác Thế hệ tiếp sau nhiều thiết bị không đáp ứng nhu cầu client-server bản, mà dịch vụ peer-to-peer, thuận lợi cho việc chia sẻ trình duyệt, chia sẻ bảng, kinh nghiệm chơi games, trò chuyện hai chiều đàm (Push to talk Over Cellular) Để truyền thông với nhau, ứng dụng IP phải có chế để đạt phù hợp với hệ thống mạng có.Mạng điện thoại cung cấp nhiệm vụ thiết lập kết nối.Trong mạng IP, có yêu cầu thiết lập phiên, mạng thiết lập mạng ad-hoc kết nối hai điểm.Điều dẫn đến tình trạng nhà cung cấp dịch vụ khai thác mạng tạo môi trường cô lập, dịch vụ đơn lẻ, tính cạnh tranh người dùng đồng thời sử dụng dịch vụ khác từ nhà khai thác khác thiết bị.Thêm vào đó, mạng truyền tải liệu IP Multimedia Subsystem không cần thời gian thực sử dụng chủ yếu hệ Internet ngày dịch vụ thời gian thực (hoặc gần thực) với chất lượng dịch vụ QoS cao ngày phát triển rộng rãi.Hơn nữa, người dùng tương lai mong muốn có dịch vụ đa phương tiện chất lượng cao, mang tính cá nhân, có khả tương tác thời gian thực lúc nơi thiết bị sử dụng.Điều đặt yêu cầu cho kiến trúc hạ tầng mạng viễn thông.Trong bối cảnh đó, IMS xem giải pháp hứa hẹn để thỏa mãn yêu cầu hội tụ, tích hợp dịch vụ kết nối cho hệ mạng tương lai Hình1-1Sự hội tụ mạng IMS kiến trúc mạng nhằm tạo thuận tiện cho việc phát triển phân phối dịch vụ đa phương tiện đến người dùng, họ kết nối thông qua mạng truy nhập IMS hỗ trợ nhiều phương thức truy nhập GSM, UMTS, CDMA2000, truy nhập hữu tuyến băng rộng cáp xDSL, cáp quang, cáp truyền hình, truy nhập vô tuyến băng rộng WLAN, WiMAX IMS tạo điều kiện cho hệ thống mạng khác vận hành với nhau.IMS hứa hẹn mang lại nhiều lợi ích cho người dùng lẫn nhà cung cấp dịch vụ IMS tập trung nghiên cứu thu hút quan tâm lớn giới công nghiệp … IP Multimedia Subsystem 1.2 Đôi nét trình chuẩn hóa IMS IMS định hình phát triển diễn đàn công nghiệp 3GPP, thành lập năm 1999 Kiến trúc ban đầu IMS xây dựng 3GPP sau chuẩn hóa 3GPP Release công bố tháng năm 2003 Trong phiên này, mục đích IMS tạo thuận lợi cho việc phát triển triển khai dịch vụ mạng thông tin di động.Tiếp đến, tổ chức chuẩn hóa 3GPP2 xây dựng hệ thống CDMA2000 Multimedia Domain (MMD) nhằm hỗ trợ dịch vụ đa phương tiện mạng CDMA2000 dựa 3GPP IMS.Trong Release 3GPP IMS, với khuynh hướng tích hợp mạng tế bào mạng WLAN, mạng truy nhập WLAN đưa vào mạng truy nhập bên cạnh mạng truy nhập tế bào IMS khởi đầu chuẩn cho mạng vô tuyến Tuy nhiên, cộng đồng mạng hữu tuyến, trình tìm kiếm chuẩn thống nhất, sớm nhận thấy mạnh IMS cho truyền thông hữu tuyến Khi ETSI mở rộng chuẩn IMS thành phần kiến trúc mạng hệ NGN mà họ xây dựng Tổ chức chuẩn hóa TISPAN trực thuộc ETSI, với mục đích hội tụ mạng thông tin di động Internet, chuẩn hóa IMS hệ thống NGN Kết hợp với TISPAN, Release IMS, việc cung cấp dịch vụ IMS qua mạng cố định bổ sung Năm 2005, phiên Release TISPAN NGN coi khởi đầu cho hội tụ cố định-di động IMS Gần đây, 3GPP TISPAN có thỏa thuận phiên Release IMS với kiến trúc IMS chung, hỗ trợ kết nối cố định dịch vụ IPTV Đa phần giao thức sử dụng IMS chuẩn hóa IETF, điển hình giao thức khởi tạo phiên SIP Rất nhiều phát triển cải tiến SIP đời để hỗ trợ chức theo yêu cầu hệ thống IMS đề nghị chuẩn hóa IETF SIP hỗ trợ tính cước, bảo mật v.v… Bên cạnh IETF TISPAN, tổ chức chuẩn hóa khác mà 3GPP hợp tác chặt chẽ việc phát triển IMS Liên minh di động mở OMA nhằm phát triển dịch vụ IMS Một dịch vụ OMA phát triển Push-to-Talk over Cellular (PoC) hay OMA SIMPLE Instant Messaging 1.3 Lợi ích IMS mang lại Một mục đích IMS giúp cho việc quản lý mạng trở nên dễ dàng cách tách biệt chức điều khiển chức vận tải thông tin.Một cách cụ thể, IMS mạng phủ, phân phối dịch vụ hạ tầng chuyển mạch gói IMS cho phép chuyển dần từ mạng chuyển mạch mạch sang chuyển mạch gói IP, tạo thuận lợi cho việc quản lý mạng thông tin di động Việc kết nối mạng cố định di động góp phần vào tiến trình hội tụ mạng viễn thông tương lai IMS cho IP Multimedia Subsystem phép người dùng sử dụng hay nhiều loại thiết bị khác nhau, di chuyển từ mạng sang mạng khác mà dùng dịch vụ Hìn h 1-2IMS tách biệt chức điều khiển với chức khác Kiến trúc IMS cung cấp nhiều dịch vụ gia tăng cho nhà cung cấp mạng, người phát triển ứng dụng, người cung cấp dịch vụ người sử dụng thiết bị đầu cuối Kiến trúc IMS giúp dịch vụ triển khai cách nhanh chóng với chi phí thấp IMS cung cấp khả tính cước phức tạp nhiều so với hệ thống tài khoản trả trước hay trả sau, ví dụ việc tính cước theo dịch vụ sử dụng hay phân chia cước nhà cung cấp dịch vụ nhà cung cấp mạng Khách hàng nhận bảng tính cước phí từ nhà cung cấp mạng IMS hứa hẹn mang đến nhiều dịch vụ đa phương tiện theo yêu cầu sở thích khách hàng Với IMS, nhà cung cấp mạng không làm công tác truyền tải thông tin cách đơn mà trở thành tâm điểm việc phân phối dung lượng thông tin mạng, đóng vai trò quan trọng việc đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) kịp thời IP Multimedia Subsystem thay đổi để đáp ứng tình khác khách hàng Tóm lại, IMS tạo thuận lợi cho nhà cung cấp dịch vụ việc xây dựng triển khai ứng dụng mới, giúp nhà cung cấp mạng giảm chi phí triển khai, vận hành quản lý, đồng thời tăng lợi nhuận nhờ dịch vụ dịch vụ hướng đến tiện lợi cho khách hàng IP Multimedia Subsystem Phần II: thành phần hệ thống IMS Thiết bị đầu cuối UE Là thiết bị đầu cuối thực yêu cầu dịch vụ.Người dùng sử dụng thiết bị để giao tiếp với mạng thực dịch vụ Ở trạng thái bình thường, UE chứa thông tin về: địa P-CSCF, tên miền Home Network, thuật toán mã hóa, bảo mật, khóa nhận dang thuê bao chung khóa nhận dạng thuê bao riêng Phần địa P-CSCF thuật toán mã hóa, bảo mật trình bày phần sau Chúng ta tìm hiểu khóa nhận dạng người dùng 2.1 Nhận dạng người dùng 2.1.1 Khóa nhận dạng người dùng riêng Mỗi người dùng phân hệ IMS có khóa nhận dạng người dùng riêng.Khóa cung cấp nhà điều hành mạng, sử dụng thủ tục đăng ký, chứng thực, quản lý thuê bao tính cước Khóa nhận dạng người dùng riêng có đặc tính sau:  Không sử dụng để định tuyến tin SIP  Khóa nhận dạng người dùng riêng chứa thông tin phục vụ cho việc đăng ký (bao gồm đăng ký lại xóa đăng ký) người dùng vào IMS Home Network  Khóa nhận dạng người dùng riêng chứa ISIM HSS  Là mã nhận dạng toàn cầu cố định ứng với UE Do đó, khóa dùng để xác định UE, xác định thuê bao  Khóa giống IMSI mạng GSM 2.1.2 Khóa nhận dạng người dùng chung Mỗi người dùng phân hệ IMS có nhiều khóa nhận dạng người dùng chung Khóa người dùng sử dụng truyền thông với người dùng khác.Khóa công khai trao đổi với người dùng khác thông qua danh bạ, trang web business card Trong giai đoạn đầu triển khai IMS, tồn mạng khác PSTN/ISDN, GSM, Internet,….Do đó, người dùng IMS phải truyền thông với người dùng mạng Để đáp ứng nhu cầu này, người dùng IMS có thêm số viễn thông, ví dụ: +840975975975 để liên lạc với miền CS có địa URL để giao tiếp với người dùng Internet, ví dụ: abc@cdf.zyz Khóa nhận dạng người dùng chung có đặc điểm sau: IP Multimedia Subsystem  Khóa tạo nên từ số điện thoại tên miền internet, nhà khai thác mạng qui định.Khóa sử dụng SIP URL, định nghĩa IETF RFC 3261 IETF RFC 2396  Một ISIM lưu trữ khóa nhận dạng người dùng chung  Khóa không sử dụng trình chứng thực thuê bao  Khóa nhận dạng người dùng chung phải đăng ký trước khởi tạo phiên IMS phiên không liên quan thủ tục tin: MESSAGE, SUBSCRIBE, NOTIFY,…  Có thể đăng ký nhiều khóa nhận dạng người dùng chung yêu cầu đăng ký từ UE Để đăng ký khóa nhận dạng người dùng chung người dùng, ta phải khoảng thời gian Do đó, người dùng có khóa nhận dạng người dùng chung phải khoảng thời gian nhiều lần Để khắc phục điều này, tổ chức 3GPP phát triển phương pháp đăng ký nhiều khóa nhận dạng người dùng chung yêu cầu đăng ký gọi đăng ký ẩn Để thực đăng ký ẩn, UE gởi tin SUBSCRIBE yêu cầu đăng ký ẩn đến SCSCF Khi S-CSCF nhận tin này, đáp ứng lại tin NOTIFY chấp nhận đăng ký ẩn 2.1.3 Tạo khóa nhận dạng người dùng để truyền thông với mạng khác Trong phần ta đề cập đến khái niệm khóa nhận dạng người dùng.Các khóa lưu IMSI UE.Khi hệ thống IMS triển khai, có nhiều UE sử dụng thuộc miền CS PS khác mà không hỗ trợ ứng dụng IMSI Do vậy, chế để truy cập vào IMS mà không cần IMSI phát triển Trong mô hình này, khóa nhận dạng người dùng chung, khóa nhận dạng người dùng riêng, tên miền tạo từ thông số IMSI Cơ chế thích hợp với UE có USIM 2.1.3.1 Tạo khóa khóa nhận dạng người dùng riêng Theo 3GPP [TS 23.003] IMSI có cấu trúc sau: IP Multimedia Subsystem Hình 2-3Cấu trúc IMSI Các thông số bao gồm:  MCC: mã di động quốc gia, gồm số Vd: MCC việt nam 452  MNC: mã mạng di động, tối đa số Vd: mobifone: 01, vinaphone 02, viettel 04  MSIN: số xác định thuê bao di động  NMSI: nhận dạng trạm di động quốc gia  IMSI thông số mà chủ thuê bao số Khi chuyển sang mạng IMS, thông số IMSI thuê bao miền PS, CS khác thay đổi theo định dạng sau: sốIMSI.@MCC.MNC.IMSI.IMSdomainname Ví dụ: IMSI : 234150999999999 Với: MCC: 234; MNC: 15; MSIN: 0999999999 Domain name miền IMS abc.xyz Khóa nhận dạng người dùng riêng là: 234150999999999@234.15.IMSI.abc.xyz 10 IP Multimedia Subsystem  Gửi yêu cầu đáp ứng SIP tới BGCF để định tuyến gọi tới miền PSTN miền chuyển mạch kênh  Thay mặt điểm đầu cuối đích (thuê bao kết cuối UE): gửi đáp ứng yêu cầu SIP tới P-CSCF cho thủ tục MT tới thuê bao nhà phạm vi mạng nhà, cho thuê bao chuyển mạng phạm vi mạng khách mà mạng nhà I-CSCF tuyến  Gửi đáp ứng yêu cầu SIP tới I-CSCF thủ tục MT cho thuê bao chuyển mạng phạm vi mạng khách mà mạng nhà I-CSCF tuyến  Gửi đáp ứng yêu cầu SIP tới BGCF để định tuyến gọi tới PSTN miền chuyển mạch kênh  Phát CDR dùng tính phí  Phân phối dịch vụ cho UE: hồ sơ dịch vụ UE S-CSCF tải từ HSS UE đăng ký vào mạng IMS S-CSCF sử dụng thông tin để phân phối dịch vụ phù hợp cho UE có yêu cầu Hơn nữa, S-CSCF cần phải áp dụng loại sách truyền dẫn hồ sơ dịch vụ UE, ví dụ UE sử dụng thoại mà không sử dụng video, …  S-CSCF chịu trách nhiệm định tuyến đến mạng khác nhận phiên kết nối giao dịch UE đầu UE cuối.Khi S-CSCF nhận yêu cầu UE khởi tạo thông qua P-CSCF phải định AS phù hợp cho UE.Sau tương tác với AS S-CSCF tiếp tục phục vụ cho phiên kết nối UE mạng IMS tới mạng khác (CS hay mạng IP khác).Hơn nữa, UE sử dụng MSISDN làm địa cho gọi S-CSCF chuyển đổi số MSISDN thành địa SIP sau chuyển tiếp yêu cầu UE  Đinh tuyến mạng IMS: S-CSCF biết địa UE lúc UE đăng ký không định tuyến yêu cầu tới UE mà gởi thông qua P-CSCF P-CSCF có chức mã hóa bảo mật 24 IP Multimedia Subsystem Hình 3-10Mô tả vai trò định tuyến S-CSCF Cơ sở liệu HSS, SLF 4.1 HSS Máy chủ quản lý thuê bao thường trú HSS xem cải tiến đăng ký định vị thường trú HLR AuC mạng GSM.HSS sở liệu lưu trữ thông tin tất thuê bao thông tin dịch vụ liên quan đến thuê bao Nó chứa đựng thông tin nhận dạng người dùng, tên S-CSCF gán cho người dùng, hồ sơ chuyển vùng, thông số chứng thực thông tin dịch vụ thuê bao.Thông tin nhận dạng người dùng gồm khóa nhận dạng riêng khóa nhận dạng chung Khóa nhận dạng riêng tạo nhà khai thác mạng dùng với mục đích đăng ký chứng thực Khóa nhận dạng người dùng chung sử dụng để truyền thông người dùng HSS đáp ứng địa S-CSCF có yêu cầu thủ tục đăng ký.Hơn nữa, HSS thực sách hệ thống lưu trữ thông tin xóa thông tin UE không hợp lệ HSS phải hỗ trợ thành phần miền PS SGSN GGSN.Điều giúp thuê bao IMS sử dụng dịch vụ miền PS ngược lại Tương tự, HSS đóng vai trò HLR nên hỗ trợ thành phần miền CS MSC, BSC Điều cho phép thuê bao IMS truy cập đến dịch vụ miền CS hổ trợ chuyển vùng toàn hệ thống GSM/UMTS.Như AuC, HSS lưu trữ khóa bí mật 25 IP Multimedia Subsystem thuê bao, mà dùng để chứng thực đăng ký vào mạng mã hóa liệu cho thuê bao di động.Tùy thuộc vào số lượng thuê bao mà có nhiều HSS mạng IMS.HSS tiếp xúc với CSCF thông qua điểm tham chiếu Cx tiếp xúc với AS thông qua điểm tham chiếu Sh 4.2 SLF Trong trường hợp có nhiều HSS mạng, chức định vị SLF thiết lập nhằm xác định HSS chứa hồ sơ người dùng tương ứng Hình 4-11SLF định HSS phù hợp Để tìm địa HSS, I-CSCF S-CSCF phải gởi đến SLF tin yêu cầu LIR Hình mô tả trình tìm địa HSS phù hợp I-CSCF nhận tin INVITE mà mạng có HSS Chức định sách PDF PDF chịu trách nhiệm tạo định đường lối dựa vào phiên thông tin phương tiện liên quan thu từ P-CSCF Nó hành động điểm định đường lối điều chỉnh SBLP Trong mạng IMS, phiên thiết lập cách UE đầu cuối trao đổi tin sử dụng giao thức SDP SIP Trong trình này, UE mạng thương lượng đặc tính truyền thông, quan trọng codec Nếu nhà khai thác mạng có áp dụng SBLP P-CSCF chuyển thông tin SDP phiên đến PDF.Tương ứng, PDF cấp phát trả thẻ ủy quyền Sau đó, P-CSCF chuyển thẻ đến UE 26 IP Multimedia Subsystem Sau chức SBLP là:  Chứa phiên thông tin phương tiện liên quan (địa IP, số cổng, băng thông…)  Phát thẻ cho phép để nhận PDF phiên  Cung cấp định cho phép theo phiên tích trữ thông tin phương tiện liên quan dựa vào việc nhận yêu cầu nhận thực vật mang từ GGSN  Cập nhật định nhận thực sửa đổi phiên mà làm thay đổi phiên thông tin phương tiện liên quan  Khả để thu hồi định nhận thực thời điểm  Khả phép sử dụng vận mạng nhận thực (ví dụ: giao thức gói, PDP, context) Chức dự trữ tài nguyên MRF MRF phân tách thành điều khiển chức tài nguyên đa phương tiện MRFC xử lí chức tài nguyên đa phương tiện MRFP.MRFC khối trực tiếp giao tiếp với AS qua giao thức SIP với S-CSCF qua giao thức MEGACO/H.248.MRFP nhận thông tin điều khiển từ MRFC giao tiếp với thành phần mạng truyền dẫn MRF có vai trò quan trọng hội nghị đa điểm để phân bố tài nguyên hợp lý 27 IP Multimedia Subsystem Hình 6-12Chức điều khiển thông tin đa phương tiện MRF MRFC nhận báo hiệu điều khiển gọi qua giao thức SIP (ví dụ để thiết lập cầu truyền hình số nút mạng khác nhau).MRFC cần thiết cho việc hỗ trợ dịch vụ, hội nghị, thông báo tới người dùng chuyển mã kênh mang MRFC chuyển báo hiệu SIP nhận từ S-CSCF qua điểm tham chiếu Mr sử dụng dẫn MEGACO/H.248 để điều khiển MRFP MRFC gửi thông tin toán tới CCF OCS MRFP cung cấp tài nguyên mặt phẳng người dùng mà yêu cầu dẫn MRFC MRFP thực chức liên quan đến media phát trộn media, thích ứng nội dung dịch vụ, chuyển đổi định dạng nội dung… Chức kết hợp với mạng CS CN Bốn khối chức thực cần thiết cho việc trao đổi tín hiệu truyền dẫn giữ IMS mạng lõi chuyển mạch kênh (CS CN) 7.1 BGCF Chức điều khiển cổng chuyển mạng (BGCF) lựa chọn mạng PSTN mạng chuyển mạch kênh (CSN) mà lưu lượng định tuyến sang Nếu BGCF xác định lưu lượng chuyển mạng tới mạng PSTN hay CSN nằm mạng với BGCF lựa chọn MGCF để đáp ứng cho liên mạng với PSTN hay CSN Nếu lưu lượng chuyển sang mạng không nằm với BGCF BGCF gửi báo hiệu phiên tới BGCF quản lý mạng đích BGCF thực chức sau:  Nhận yêu cầu từ S-CSCF để lựa chọn điểm chuyển lưu lượng phù hợp sang PSTN hay CS CN  Lựa chọn mạng tương tác với PSTN hay CS CN Nếu tương tác mạng khác BGCF gửi báo hiệu SIP tới BGCF mạng Nếu tương tác nằm mạng khác nhà khai thác yêu cầu ẩn cấu hình mạng BGCF gửi báo hiệu SIP thông qua I-CSCF (THIG) phía BGCF mạng  Lựa chọn MGCF mạng tương tác với PSTN CS CN gửi báo hiệu SIP tới MGCF đó.Điều sử dụng tương tác nằm mạng khác  Đưa CDR phục vụ việc tính cước 28 IP Multimedia Subsystem 7.2 MGCF MGCF thành phần gateway PSTN/CS mạng IMS.Nút có nhiệm vụ quản lý cổng đa phương tiện, tương tác với S-CSCF để quản lý gọi kênh đa phương tiện Nó thực chuyển đổi giao thức ánh xạ SIP thành ISUP BICC Ngoài ra, MGCF điều khiển nguồn tài nguyên MGW.Giao thức sử dụng MGCF MGW H.248 7.3 IMS- MGW IMS-MGW cung cấp liên kết mặt phẳng người dùng CS CN IMS.Nó xác định kênh truyền từ CS CN dòng truyền dẫn từ mạng trục (ví dụ luồng RTP mạng IP kết nối AAL2/ATM mạng trục ATM), thực việc chuyển đổi đầu cuối thực giải mã xử lý tín hiệu cho mặt phẳng người dùng cần thiết.Hơn nữa, IMS-MGW có chức cung cấp âm chuông thông báo cho người dùng CS Tương tự, tất gọi từ CS vào mạng IMS đưa đến MGCF thực việc chuyển đổi giao thức cần thiết gởi yêu cầu SIP đến I-CSCF cho việc thiết lập phiên Trong thời điểm MGCF kết nối với IMS-MGW để dành sẵn nguồn tài nguyên cần thiết mặt phẳng người dùng Hình 7-13Quá trình thiết lập gọi từ mạng IMS mạng CS CN ngược lại 29 IP Multimedia Subsystem 7.4 SGW Chức cổng báo hiệu sử dụng để kết nối mạng báo hiệu khác ví dụ mạng báo hiệu SCTP/IP mạng báo hiệu SS7.Chức cổng báo hiệu triển khai thực thể đứng bên thực thể khác Các luồng phiên đặc tả SGW làm việc với PSTN hay miền chuyển mạch kênh cần có SGW để chuyển đổi truyền tải báo hiệu SGW triển khai hai nút logic sau:  Cổng báo hiệu chuyển mạng R-SGW Vai trò R-SGW liên quan đến chuyển mạng miền chuyển mạch kênh 2G miền GPRS đến miền dịch vụ thoại MUTS R00 miền GPRS UMTS.Để chuyển mạng cách R-SGW thực chuyển đổi báo hiệu lớp transport  Cổng báo hiệu truyền tải T-SGW Thành phần mạng R4/5 điểm kết cuối PSTN/ PLMN mạng xác định.Nó ánh xạ báo hiệu gọi từ/ tới PSTN/ PLMN lên mạng mang IP gửi từ/ tới MGCF Chức kết hợp với mạng PS 8.1 SGSN SGSN thành phần liên kết mạng IMS mạng chuyển mạch gói có Nó hoạt động, điều khiển xử lý lưu lượng cho miền PS Phần điều khiển có hai chức chính: quản lý di động quản lý phiên Quản lý di động quản lý vị trí trạng thái UE; chứng thực người dùng lẫn UE Quản lý phiên cho phép điều khiển kết nối.Khối sử dụng mạng 3G.Chức xử lý lưu lượng phần chức điều khiển phiên.SGSN hoạt động Gateway cho luồng lưu lượng người dùng truy cập vào mạng 8.2 GGSN Khối chức cung cấp khả tương tác với mạng PS khác mạng IMS Internet Nó chuyển đổi gói GPRS đến từ SGSN thành định dạng PDP tương ứng gửi chúng mạng tương ứng Trong hướng ngược lại, địa PDP gói liệu đến chuyển đổi thành địa IMS người dùng đích GGSN chứa địa SGSN hồ sơ thông tin người dùng đăng ký vào ghi định vị nó.GGSN có khả tập trung thông tin tính cước cho mục đích toán 30 IP Multimedia Subsystem Nói chung, có mối quan hệ nhiều - nhiều SGSN GGSN: Một GGSN giao diện với mạng cần vài SGSN; SGSN định tuyến nhiều gói tới nhiều GGSN khác Điểm tham chiếu hệ thống IMS 9.1 Điểm tham chiếu Gm Gm điểm tham chiếu UE P-CSCF.Nó dùng để truyền báo hiệu SIP UE mạng IMS Thủ tục qua giao diện Gm chia thành thủ tục chính: Hình 8-14Điểm tham chiếu Gm  Thủ tục đăng ký: UE sử dụng giao diện để gởi tin đăng ký thương lượng thuật toán bảo mật với P-CSCF Trong suốt trình này, UE mạng trao đổi thông số phục vụ cho việc chứng thực, mã hóa nén liệu Thông qua giao diện này, UE nhà khai thác mạng cung cấp thông tin kêu cầu đăng ký lại hủy đăng ký  Thủ tục điều khiển phiên: chuyển tiếp tin điều khiển phiên UE  Thủ tục giao dịch: Gm dùng để gởi yêu cầu độc lập nhận đáp ứng độc lập 9.2 Điểm tham chiếu Go Hình 8-15Điểm tham chiếu Go Nhà khai thác mạng muốn có phù hợp yêu cầu QoS, địa nguồn đích với mức dịch vụ đăng ký Do đó, cần có giao tiếp mạng IMS (mặt phẳng điều khiển) mạng GPRS (mặt phẳng người dùng) Điểm tham chiếu Go 31 IP Multimedia Subsystem tao với mục đích Sau đó, chức phục vụ cho việc tính phí thêm vào Giao thức dùng cho việc COPS Thủ tục qua Go chia thành thủ tục chính:  Thủ tục cấp quyền truyền thông: người sử dụng dùng giao diện để yêu cầu kích hoạt thành phần sóng mang Yêu cầu chấp nhận đáp ứng sách nhà khai thác mạng đưa  Thủ tục tính phí: thông qua điểm tham chiếu Go, mạng IMS chuyển thông số ICID dùng cho việc tính phí đến GPRS (mặt phẳng người dùng) Tương tự vậy, mạng GPRS chuyển thông tin chứng thực việc tính phí đến mạng IMS 9.3 Điểm tham chiếu Mw Hình 8-16Điểm tham chiếu Mw Mw điểm tham chiếu P-CSCF, I-CSCF S-CSCF.Bản tin SIP truyền qua giao diện thành phần CSCF với Thủ tục qua giao diện Gm chia thành thủ tục chính:  Thủ tục đăng ký Trong thủ tục này, P-CSCF sử dụng điểm tham chiếu Mw để chuyển tiếp yêu cầu đăng ký từ UE đến I-CSCF.Sau đó, I-CSCF sử dụng giao diện để gởi tiếp tin đến SCSCF Cuối cùng, tin đáp ứng trả cho UE qua giao diện Hơn nữa, giao diện dùng để thông báo cho UE thủ tục xóa đăng ký thủ tục chứng thực lại khởi tạo nhà khai thác mạng  Thủ tục điều khiển phiên Chứa thiết lập bên gọi bên bị gọi.Đối với thiết lập bên gọi, điểm tham chiếu Mw dùng để chuyển yêu cầu từ P-CSCF đến S-CSCF từ S-CSCF đến I-CSCF Đối với thiết lập bên bị gọi, tin yêu cầu gởi từ I-CSCF đến S-CSCF từ S32 IP Multimedia Subsystem CSCF đến P-CSCF Giao diện sử dụng trường hợp mạng khởi tạo việc kết thúc phiên, ví dụ như: P-CSCF khởi tạo việc kết thúc phiên nhận thông báo dẫn PDF thành phần sóng mang Hơn nữa, thông tin tính phí chuyển qua giao diện  Thủ tục giao dịch Dùng để chuyển tin yêu cầu độc lập Message nhận tất đáp ứng 200 OK, …Sự khác biệt thủ tục điều khiển phiên thủ tục giao dịch hộp thoại ghi nhận kiện không tạo 9.4 Điểm tham chiếu Mp Khi MRFC điều khiển dòng thông tin phương tiện kết nối cho hội nghị truyền thông dừng việc truyền thông với MRFP sử dụng điểm tham chiếu Mp Giao thức H.248 thực điểm tham chiếu Tuy nhiên, dịch vụ IMS có yêu cầu mở rộng không ngừng Do đó, điểm tham chiếu chưa có chuẩn cụ thể Release Release 9.5 Điểm tham chiếu Mn Mn điểm tham chiếu điều khiển MGCF IMS-MGW.Giao diện điều khiển mặt phẳng người dùng truy cập mạng IP IMS-MGW.Hơn nữa, giao diện điều khiển mặt phẳng người dùng mạng CS IMS-MGW Giao diện dựa giao thức H.248 để thực tác vụ như: kết nối, khử tiếng vọng (echo), cung cấp chuông thông bao đến đầu cuối,… 33 IP Multimedia Subsystem 9.6 Điểm tham chiếu Dx Hình 8-17Điểm tham chiếu Dx Khi có nhiều địa HSS triển khai mạng IMS, I-CSCF S-CSCF biết HSS cần tiếp xúc Do đó, I-CSCF S-CSCF cần liên hệ với SLF trước Điểm tham chiếu Dx đời phục vụ mục đích này.Điểm tham chiếu Dx kết hợp hoạt động với điểm tham chiếu Cx Giao thức hoạt động điểm tham chiếu Diameter.Nhiệm vụ thực thi định tuyến nhận từ Diameter Redirect Agent Để nhận đia HSS, I-CSCF S-CSCF gởi yêu cầu Cx đến SLF qua điểm tham chiếu Dx Khi nhận địa HSS, I-CSCF S-CSCF gởi yêu cầu Cx đến HSS 9.7 Điểm tham chiếu Cx Hình 8-18Điểm tham chiếu Cx Thông tin thuê bao dịch vụ lưu trữ thường trú HSS.Vì thế, I-CSCF S-CSCF phải tiếp xúc với HSS có người dùng đăng ký sử dụng dịch vụ.Điểm 34 IP Multimedia Subsystem tham chiếu Cx đời để đáp ứng mục đích này.Cx điểm tham chiếu HSS CSCF hoạt động dựa giao thức Diameter Thủ tục điểm tham chiếu Cx chia thủ tục chính: Quản lý vị trí, kiểm soát liệu người dùng chứng thực người dùng  Quản lý vị trí Thủ tục quản lý vị trí chia thành nhóm: Nhóm đăng ký xóa đăng ký nhóm cập nhật lại vị trí Khi I-CSCF nhận tin SIP Register yêu cầu đăng ký từ P-CSCf qua điểm tham chiếu Mw, truy vấn kiểm tra trạng thái đăng ký UE cách gởi tin UAR đến HSS Sau nhận UAR, HSS gởi đáp ứng UAA.Nó chứa tên S-CSCF UE gán S-SCCF tên khả S-CSCF UE chưa có gán S-CSCF nào.Sau đó, I-CSCF tiến hành liên lạc với S-CSCf để thực hoàn tất thủ tục đăng ký Khi S-CSCF nhận tin yêu cầu đăng ký từ I-CSCF sử dụng tin SAR( tin Diameter) để truyền thông với HSS Lệnh SAR dùng để truy vấn HSS tên S-CSCF phục vụ thời gian hết hạn đăng ký khác 0.Trong trường hợp thời gian đăng ký hết, tin SAR dùng để thông báo S-CSCF không phục vụ cho UE đó.Điều kiện tiên để gởi lệnh SAR UE chứng thực đầy đủ.Sau nhận SAR, HSS đáp ứng lại lệnh SAA chứa thông tin UE  Kiểm soát liệu người dùng Trong suốt trình đăng ký, liệu người dùng dịch vụ có liên quan tải từ HSS đến S-CSCF qua điểm tham chiếu Cx sử dụng lệnh giao thức Diameter SAR SAA Tuy nhiên, liệu bị thay đổi HSS sau S-CSCF nhận liệu dang phục vụ UE theo liệu cũ Để cập nhật liệu mới, HSS gởi lệnh PPR Thông tin S-CSCF cập nhật trừ trường hợp S-CSCF phục vụ UE chưa đăng ký Trường hợp chưa đăng ký đề cập xảy UE sử dụng mà hết thời gian đăng ký nhà khai thác mạng định giữ lại tên S-CSCF phục vụ cho UE để phục vụ UE đăng ký lại  Chứng thực người dụng Chứng thực người dùng IMS phụ thuộc vào việc trao đổi thông tin bí mật.Thông tin bao gồm khóa mật mã sequence number, IMSI lưu trữ SIM UE HSS S-CSCF cần thông tin chứng thực người dùng nên phải tải thông tin từ HSS qua giao diện Cx Khi S-CSCF cần chứng thực người 35 IP Multimedia Subsystem dùng, gởi MAR đến HSS HSS đáp ứng lại lệnh MAA Trong tin trả lời chứa thông tin chứng thực: thuật toán mã hóa (ví dụ: Digest-AKAv1-MD5 ), thông tin chứng thực (số RAND vàthẻ AUTN), thông tin cấp quyền,… 9.8 Điểm tham chiếu ISC Hình 8-19Điểm tham chiếu ISC ISC điểm tham chiếu I-CSCF, S-CSCF AS dùng để truyền tin điều khiển giao thức SIP Thủ tục qua giao diện chia làm hai thủ tục chính:  Thủ tục định tuyến tin yêu cầu thiết lập SIP: Khi S-CSCF nhận yêu cầu thiết lập, phân tích yêu cầu Tùy thuộc vào kết phân tích mà S-CSCF định tuyến tin đến AS xử lý  Thủ tục AS khởi tạo yêu cầu thiết lập phiên SIP 36 IP Multimedia Subsystem Phần IV: Tổng kết Với nội dung đưa tìm hiểu kiến trúc IMS mạng NGN, tìm hiểu đưa kiến trúc tổng quát phân hệ IMS theo tiêu chuẩn tổ chức 3GPP Bài viết lý giải vai trò, nhiệm vụ, chức thành phần, giao diện, số thủ tục thực phân hệ IMS.Hơn IMS đề tài quan tâm tìm hiểu tổ chức chuẩn hóa viễn thông công ty điện tử tin học Phân hệ IMS xu hướng phát triển tất yếu viễn thông nước nói riêng giới nói chung Xây dựng thành công hệ thống mang lại lợi ích lớn cho nhà khai thác mạng người dùng Trong phạm vi tìm hiểu này, đưa nhìn tổng quát phương thức hoạt động IMS mạng NGN Chúng tiếp tục phát triển tìm hiểu thành đề tài hoàn chỉnh kèm theo sản phẩm mô hình lab có tính ứng dụng cao 37 IP Multimedia Subsystem Tài liệu tham khảo The IMS: IP Multimedia Concepts and Services, Second Edition Miikka Poikselkä, Georg Mayer Hisham Khartabil and Aki Niemi © 2006 John Wiley & Sons 3GPP TS 23.228 v9.0.0 (06/2009): “IP Multimedia Subsystem” 3GPP TS 23.002 V9.1.0 (2009-09): “Network Architecture” Performance of Signalling Compression in the Third Generation Mobile Network, Jouni Mäenpää, 7.6.2005 IMS over NGN, Nguyễn Văn Quân, D2001VT RFC 3261: "SIP: Session Initiation Protocol" 3GPP TS 29 229: "Cx and Dx Interfaces based on the Diameter protocol, Protocol details" IMS AAA Server Administration Guide, Juniper Networks SRC-AAA Engine, Release 1.0, December 2007 Tích hợp mạng di động cố định theo hướng NGN, Trần Trung Hiếu 10 3GPP TS 29 228: "IP Multimedia (IM) Subsystem Cx and Dx Interfaces, Signalling flows and message contents" 11 UMTS Networks Architecture, Mobility and Services, Second Edition, Heikki Kaaranen Oy Aqua Records Ltd, Finland, Ari Ahtiainen Nokia Research Center, Finland, Lauri Laitinen Nokia Research Center, Finland, Siama ¨k Naghian Nokia Networks, Finland, Valtteri Niemi Nokia Research Center, Finland, John Wiley & Sons Ltd 38