Đồ án tốt nghiệp Đa phương tiện trong IMS

Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU iv CÁC KÝ HIỆU VÀ THUẬT NGỮ VIẾT TẮT vi LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ IMS 1.1 Tổng quan IMS .2 1.2 Lịch sử IMS 1.3 Các yêu cầu kiến trúc 1.3.1 Kết nối IP .2 1.3.2 Truy nhập độc lập 1.3.3 Đảm bảo chất lượng dịch vụ cho dịch vụ đa phương tiện IP 1.3.4 Điều khiển sách IP đảm bảo dùng tài nguyên phương tiện 1.3.5 Truyền thông đảm bảo 1.3.6 Sắp xếp tính cước 1.3.7 Hỗ trợ chuyển vùng .6 1.3.8 Liên kết nối với mạng khác .7 1.3.9 Mơ hình điều khiển dịch vụ 1.3.10 Phát triển dịch vụ 1.3.11 Thiết kế phân lớp 1.4 Tổng quan giao thức sử dụng IMS 1.4.1 Giao thức khởi tạo phiên SIP .9 1.4.2 Giao thức Diameter .11 CHƯƠNG 2: KIẾN TRÚC IMS 13 2.1 Cấu trúc phân lớp IMS 13 2.2 Cấu trúc chức IMS 15 2.2.1 Chức điều khiển phiên gọi (CSCF) 16 2.2.2 Chức điều khiển cổng nối xuyên (BGCF) 20 2.2.3 HSS ( Server thuê bao nhà) 21 2.2.4 SLF (Chức định vị đăng ký thuê bao) .22 2.2.5 MGCF (Chức điều khiển cổng đa phương tiện) .22 2.2.6 MRF (Chức tài nguyên đa phương tiện) 23 2.2.7 IMS- MGW (Chức cổng phương tiện - IMS) 24 2.2.8 SGW (Chức cổng báo hiệu) 25 2.2.9 Server ứng dụng (AS) 25 2.2.10 PDF (Chức định sách) 25 2.2.11 SEG (Cổng an ninh) 26 2.3 Các giao diện IMS 26 Nguyễn ĐăngThái D2004VT1 i Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục 2.4 IMS số tổ chức tiêu chuẩn khác 29 2.4.1 Mơ hình IMS ITU-T 29 2.4.2 Mơ hình IMS NGN ETSI 30 2.4.3 So sánh mơ hình IMS ITU-T, IETF 3GPP 31 2.5 Kết luận chương 33 CHƯƠNG 3: ĐĂNG KÝ VÀ THIẾT LẬP PHIÊN ĐA PHƯƠNG TIỆN TRONG IMS 34 3.1 Giới thiệu chung 34 3.2 Tổng quan đăng ký khởi tạo phiên đa phương tiện IMS 34 3.2.1 Tổng quan đăng ký IMS 34 3.2.2 Khởi tạo phiên .36 3.3 Nhận dạng IMS 37 3.3.1 Nhận dạng người dùng 37 3.3.2 Nhận dạng dịch vụ ( nhận dạng dịch vụ công cộng) 41 3.3.3 Nhận dạng thực thể mạng .42 3.4 Các môđun nhận dạng .42 3.4.1 Môđun nhận dạng dịch vụ đa phương tiện IP .42 3.4.2 Mô đun nhận dạng thuê bao chung .43 3.5 Tìm điểm vào IMS 43 3.6 Gán S- CSCF 45 3.6.1 Gán S- CSCF đăng ký 45 3.6.2 Gán S- CSCF cho người dùng chưa đăng ký 47 3.6.3 Gán S- CSCF trường hợp lỗi .48 3.6.4 Gán ngược S- CSCF 48 3.6.5 Duy trì gán S- CSCF 48 3.7 Thủ tục thiết lập phiên đa phương tiện đầu cuối đến đầu cuồi 48 3.7.1 Thủ tục đăng ký IMS 48 3.7.2 Thủ tục xóa đăng kí mức ứng dụng .52 3.7.3 Các luồng báo hiệu đầu cuối đền đầu cuối phiên đa phương tiện IP 59 3.8 Thủ tục giải phóng phiên 70 3.9 Tính cước 72 3.9.1 Kiến trúc tính cước 72 3.9.2 Tương quan thơng tin tính cước 79 3.9.3 Phân phối thông tin tính cước .80 3.10 Kết luận chương .81 CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH MƠ TẢ CUỘC GỌI TRONG IMS 83 4.1 Mục đích chương trình mơ tả .83 4.2 Kịch mơ tả q trình đăng ký SIP 83 4.3 Kịch phiên gọi hai UE IMS 84 Nguyễn ĐăngThái D2004VT1 ii Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục 4.4 Kịch mô tả phiên gọi gọi UE IMS tới thuê bao PSTN/PLMN 85 4.5 Kịch mô tả phiên gọi gọi thuê bao PSTN/PLMN tới UE IMS 86 4.6 Kết luận chương 87 KẾT LUẬN 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 89 Nguyễn ĐăngThái D2004VT1 iii Đồ án tốt nghiệp đại học Danh mục hình vẽ bảng biểu DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU Hình 1.1 Kết nối IMS tùy chọn thuê bao chuyển vùng Hình 1.2 Lựa chọn chuyển vùng IMS/CS Hình 1.3 Kiến trúc IMS phân lớp Hình 1.4 Báo hiệu SIP từ đầu cuối đến đầu cuối 11 Bảng 1.1 Tài liệu nhận thực trao quyền toán 11 Hình 2.1 Kiến trúc phân lớp phân hệ IMS theo chiều ngang 15 Hình 2.2 Sơ đồ cấu trúc IMS 3GPP .16 Hình 2.3 Kiến trúc CSCF 17 Hình 2.4 Giao diện Diameter HSS, SLF CSCF, giao diện SIP CSCF .22 Hình 2.5 Kiến trúc MRF .23 Hình 2.7 Mơ hình IMS theo ITU-T 30 Hình 2.8 Mơ hình IMS ETSI 31 Bảng 2.1 So sánh tiêu chuẩn 31 Hình 3.1 Tổng quan lưu đồ đăng ký IMS .35 Bảng 3.1 Thông tin lưu trước, sau trình đăng ký .35 Hình 3.4 Mơđun nhận dạng dịch vụ đa phương tiện IP 43 Hình 3.5 Cơ chế đặc biệt GPRS tìm P-CSCF 44 Hình 3.6 Cơ chế chung cho việc tìm P- CSCF 44 Hình 3.7 Ví dụ minh họa gán S-CSCF 46 Hình 3.8 Đăng kí với người dùng chưa đăng kí 48 Hình Đăng kí lại với người dùng đăng kí 51 Hình 3.10 Xóa đăng kí với người dùng đăng kí .53 Hình 3.11 Xóa đăng kí khởi tạo mạng- hết thời gian đăng kí 55 Hình 3.12 Xóa đăng kí ứng dụng khởi tạo mạng HSS 57 Hình 3.13 Xóa đăng kí ứng dụng khởi tạo mạng S- CSCF 58 Hình 3.14 Các luồng báo hiệu khởi xướng di động .60 Hình 3.15 Thủ tục báo hiệu từ S-CSCF đến S- CSCF (phần 1) 63 Hình 3.16 Thủ tục báo hiệu từ S- CSCF đến S- CSCF (phần 2) 64 Hình 3.17 Thủ tục báo hiệu kết cuối di động (Phần 1) 67 Hình 3.18 Thủ tục báo hiệu kết cuối di động (phần 2) 68 Hình 3.19 Di động khởi tạo giải phóng phiên 71 Hình 3.20 Kiến trúc tính cước IMS offline 74 Bảng 3.2 Bảng tham chiếu tin tính cước offline .75 Hình 3.21 Kiến trúc tính cước IMS online 76 Bảng 3.3 Bảng tham chiếu tin tính cước Online .78 Hình 3.22 Tương quan tính cước IMS 80 Nguyễn ĐăngThái D2004VT1 iv Đồ án tốt nghiệp đại học Danh mục hình vẽ bảng biểu Hình 3.23 Phân phối thơng tin tính cước 81 Hình 4.2 Kịch gọi hai UE IMS 85 Hình 4.3 Kịch mơ tả gọi UE IMS tới thuê bao mạng PSTN 86 Hình 4.4 Kịch mơ tả phiên gọi thuê bao PSTN/PLMN tới UE IMS .87 87 Nguyễn ĐăngThái D2004VT1 v Đồ án tốt nghiệp đại học Các ký hiệu thuật ngữ viết tắt CÁC KÝ HIỆU VÀ THUẬT NGỮ VIẾT TẮT THUẬT NGỮ VIẾT TẮT: Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt 3GPP Generation Partnership Project AAA Authentication, Accounting API Application program interface Giao diện lập trình ứng dụng AS Application Server Server ứng dụng ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền tải không đồng BGCF Breakout gateway controll funtion Chức điều khiển cổng chuyển mạng BS Bearer service CAMEL Customized Application for Mạng Logic cao cấp ứng Mobile Network services dụng Enhanced Logic CCF Charging Control Function Chức điều khiển tính cước CDR Call Detail Record Bản ghi chi tiết gọi CN Core network Mạng lõi CS Circuit switched Chuyển mạch kênh CSCF Call session control function Chức điều khiển phiên gọi DHCP Dynamic Protocol DNS Domain Name System ETSI European Telecommunication Viện chuẩn viễn thông châu Âu Standard Institute GGSN Gateway GPRS Support Node Node hỗ trợ GPRS cổng GSM Golbal System for Mobile Hệ thống di động toàn cầu HSS Home subscriber server Server thuê bao nhà I-CSCF Interrogating – CSCF CSCF – truy vấn IETF Internet Engineering Task Force Nhóm đặc trách kĩ thuật Inernet IM IP multimedia Đa phương tiện IP IM SS Host Dự án hợp tác hệ Authorization, Nhận thực trao quyền toán Dịch vụ mang Configuration Giao thức cấu hình host động Hệ thống tên miền CN IP Multimedia Core Network Phân hệ mạng lõi đa phương tiện IP Subsystem Nguyễn ĐăngThái D2004VT1 vi Đồ án tốt nghiệp đại học Các ký hiệu thuật ngữ viết tắt IMS IP Multimedia subsystem Phân hệ đa phương tiện IP IMSI International Mobile Subscriber Nhận dạng thuê bao di động toàn cầu Identifier IP Internet Protocol Giao thức Inernet IP-CAN IP-Connectivity Access Network Mạng truy nhập kết nối IP ISDN Integrated Network Services ISDN Intergrated Network Serviec ISIM IMS SIM ITU-T International Telecommunication Tiểu ban chuẩn hố viễn thơng Union-Telecommunication Liên minh viễn thông quốc tế Standardization Bureau MGCF Media Gateway Control Function Chức điều khiển cổng phương tiện MGF Media Gateway Function Chức cổng phương tiện MMS Multimedia Message Serviec Dịch vụ tin đa phương tiện MRFC Multimedia Resource Function Bộ điều khiển tài nguyên đa phương Control tiện MRFP Multimedia Resource Function Bộ xử lý tài nguyên đa phương tiện Process OSA Open services Architecture Kiến trúc dịch vụ mở PCF Policy Control Function Chức điều khiển sách P-CSCF Proxy – CSCF CSCF-thể quyền PDN Packet Data Network Mạng liệu gói PDP Packet Data Protocol Giao thức liệu gói PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng PSTN Public Network RAB Radio Access Bearer Digital Mạng số dịch vụ tích hợp Digital Mạng số tích hợp đa dịch vụ Modul nhận dạng thuê bao IMS Switch Telephone Mạng điện thoại công cộng Mang truy nhập vô tuyến S- CSCF Serving – CSCF CSCF – phục vụ SBC Session Border Control Điều khiển phiên trung gian SCS Service Capability Server Server có khả phục vụ SDP Session Description Protocol Giao thức mô tả phiên SGSN Serving GPRS Support Node Node hỗ trợ GPRS phục vụ Nguyễn ĐăngThái D2004VT1 vii Đồ án tốt nghiệp đại học Các ký hiệu thuật ngữ viết tắt SGW Signalling Gateway Cổng báo hiệu SIM Subsciber Identifier Modul Khối nhận dạng thuê bao SIP Session Initiation Protocol Giao thức khởi tạo phiên SLF Subscriber Locator Function Chức vị trí thuê bao SSF Service Switching Function Chức chuyển mạch dịch vụ THIG Topology Gateway UE User Equipment UMTS Universal Mobile Hệ thống thơng tin di động tồn cầu Telecommunication System URL Universal Resource Locator Vị trí tài ngun tồn cầu USIM UMTS SIM Modul nhận dạng thuê bao UMTS ETSI European Telecommunications Viện chuẩn hố viễn thơng Châu Âu Standards Institute UTRAN Universal Terrestrial Access Network Hiding Interwork Cổng tương tác ẩn giao thức Thiết bị người dùng Radio Mạng truy nhập vơ tuyến tồn cầu CÁC KÝ HIỆU DÙNG TRONG ĐỒ ÁN Cx Điểm tham chiếu CSCF với HSS Dx Điểm tham chiếu I-CSCF với SLF Gi Điểm tham chiếu GPRS với mạng liệu gói bên ngồi Gm Điểm tham chiếu P- CSCF với UE ISC Điểm tham chiếu CSCF với server ứng dụng Iu Giao diện RNC với mạng lõi Nó coi điểm tham chiếu Mb Điểm tham chiếu đến dịch vụ IPv6 Mg Điểm tham chiếu MGCF với CSCF Mi Điểm tham chiếu CSCF với BGCF Mj Điểm tham chiếu BGCF với MGCF Mk Điểm tham chiếu BGCF với BGCF khác Mm Điểm tham chiếu CSCF với mạng đa phương tiện IP Mr Điểm tham chiếu CSCF với MRCF Nguyễn ĐăngThái D2004VT1 viii Đồ án tốt nghiệp đại học Các ký hiệu thuật ngữ viết tắt Mw Điểm tham chiếu CSCF với CSCF khác Sh Điểm tham chiếu AS với HSS Si Điểm tham chiếu IM-SSF với HSS Ut Điểm tham chiếu UE server ứng dụng (AS) Nguyễn ĐăngThái D2004VT1 ix Đồ án tốt nghiệp đại học Lời mở đầu LỜI MỞ ĐẦU Các mạng viễn thông xây dựng phục vụ cho dịch vụ riêng lẻ đặc trưng cho loại mạng Và mạng cung cấp dịch vụ mạng khác đặc biệt dịch vụ đa phương tiện Mỗi loại mạng có ưu điểm nhược điểm mà mạng khơng thể cải thiện Do xu hướng xây dựng mạng mới, dựa sở kế thừa phát triển mạng cũ mà cung cấp hầu hết loại dịch vụ cho phép phát triển dịch vụ Mạng gọi mạng hội tụ Mặt khác, phương diện công nghệ, nhờ ứng dụng công nghệ chuyển mạch tiên tiến, mạng liệu không ngừng phát triển để đáp ứng nhu cầu ngày cao người dùng phải phát triển công nghệ để truyền liệu tốc độ cao hơn, dung lượng lớn Cịn mạng thoại phát triển ổn định, cách thiết lập gọi không khác nhiều so với cách vài thập niên xuất hạn chế việc sử dụng băng thông đường truyền dẫn đến cước phí cao Từ phân tích người ta thấy xu hướng xây dựng mạng hệ kế tiếp- NGN tất yếu Có nhiều giải pháp pháp để xây dựng mạng NGN, giải pháp Phân hệ IMS giải pháp tương đối toàn diện để tiến đến mạng hội tụ IP Chính em chọn đồ án “Ứng dụng IMS hệ thống thông tin di động tiên tiến” Nội dung đề tài giải số vấn đề cụ thể tìm hiểu kiến trúc IMS, chức phần tử IMS, trình đăng ký, thiết lập phiên đa phương tiện IMS xây dựng chương trình mơ tả gọi IMS Nội dung đồ án gồm phần sau: Chương 1: Giới thiệu tổng quan IMS IMS gì, lịch sử IMS yêu cầu kết nối Chương 2: Tìm hiểu kiến trúc IMS, nghiên cứu phần tử chức giao diện bên IMS Chương 3: Nghiên cứu trình đăng ký thiết lập phiên đa phương tiện IMS Trong q trình hồn thành đồ án em chân thành cảm ơn giúp đỡ thầy cô giáo môn vô tuyến- khoa Viễn thông I đặc biệt hướng dẫn tận tình thầy giáo TS Nguyễn Phạm Anh Dũng giúp em hoàn thành đồ án Mặc dù có nhiều cố gắng thời gian lượng kiến thức thân có hạn nên đề tài chắn khơng tránh khỏi thiếu sót Em mong nhận phê bình, đóng góp chân thành thầy bạn Nguyễn ĐăngThái D2004VT1 ... D2004VT1 Đồ án tốt nghiệp đại học Nguyễn ĐăngThái D2004VT1 Lời mở đầu Đồ án tốt nghiệp đại học Chương1 Tổng quan IMS CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ IMS 1.1 Tổng quan IMS Phân hệ đa phương tiện IP tập... hệ mạng lõi đa phương tiện IP Subsystem Nguyễn ĐăngThái D2004VT1 vi Đồ án tốt nghiệp đại học Các ký hiệu thuật ngữ viết tắt IMS IP Multimedia subsystem Phân hệ đa phương tiện IP IMSI International... chức phần tử IMS, trình đăng ký, thiết lập phiên đa phương tiện IMS xây dựng chương trình mơ tả gọi IMS Nội dung đồ án gồm phần sau: Chương 1: Giới thiệu tổng quan IMS IMS gì, lịch sử IMS yêu cầu