Nghiên cứu và phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV trên mạng 3g

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHẠM THÀNH BIÊN ĐỀ TÀI LUẬN VĂN NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN KHỐI BÁO HIỆU IMS CHO DỊCH VỤ IPTV TRÊN MẠNG 3G Chuyên ngành : Kỹ thuật Điện tử LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS NGUYỄN TÀI HƯNG Hà Nội - Năm 2010 Nghiên cứu Phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV mạng 3G MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT .4 DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ LỜI CAM ĐOAN MỞ ĐẦU 11 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG KIẾN TRÚC MẠNG DI ĐỘNG 3G, PHÂN HỆ IMS VÀ DỊCH VỤ IPTV 13 1.1 Kiến trúc mạng thông tin di động 3G - UMTS .13 1.1.1 Thiết bị di động - UE 14 1.1.2 Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS 15 1.1.3 Mạng Lõi 15 1.2 Phân hệ IMS kiến trúc mạng 3G 17 1.2.1 Tổng quan IMS 17 1.2.2 Chức phần tử IMS 20 1.2.3 Các giao diện IMS 26 1.2.4 IMS số tổ chức tiêu chuẩn khác .27 1.3 Dịch vụ IPTV 29 1.3.1 Giới thiệu dịch vụ IPTV 29 1.3.2 Tổng quan công nghệ IPTV 30 1.3.3 Công nghệ IPTV IMS-NGN 32 CHƯƠNG 2: PHÂN HỆ IMS VÀ NỀN TẢNG PHÁT TRIỂN DỊCH VỤ MỚI TRONG MẠNG VIỄN THÔNG 35 2.1 Thủ tục đăng kí mức ứng dụng 35 2.1.1 Luồng thông tin đăng kí với người dùng chưa đăng kí 35 2.1.2 Luồng thông tin đăng kí lại cho người dùng đăng kí 37 2.2 Thủ tục xóa đăng kí mức ứng dụng 39 2.2.1 Xóa đăng kí khởi tạo di động 39 2.2.2 Xóa đăng kí khởi tạo mạng 41 Phạm Thành Biên -1- Nghiên cứu Phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV mạng 3G 2.3 Các thủ tục liên quan đến phiên đa phương tiện IP 46 3.3.1 Kĩ thuật thiết lập mạng mang 46 2.3.2 Phân phối thông tin kiện 48 2.4 Tổng quan thủ tục luồng phiên 49 2.5 Thủ tục từ S-CSCF/ MGCF tới S-CSCF/ MGCF 52 2.5.1 (S-S#1) Các nhà khai thác mạng khác thực khởi tạo kết thúc 52 2.5.2 (S-S#2) Một nhà khai thác mạng thực khởi tạo kết cuối 56 2.5.3 (S-S#3) Khởi tạo phiên với đầu cuối PSTN mạng với S-CSCF 59 2.5.4 (S-S#4) Khởi tạo phiên với đầu cuối PSTN mạng khác với S-CSCF 61 2.6 Thủ tục khởi tạo 63 2.6.1 (MO#1) Khởi tạo di động, chuyển mạng .64 2.6.2 (MO#2) Khởi tạo di động, mạng nhà 68 2.7 Thủ tục kết cuối 70 2.7.1 (MT#1) Kết cuối di động, chuyển mạng 71 2.7.2 (MT#2) Kết cuối di động, mạng nhà .75 2.7.3 (MT#3) Kết cuối di động, chuyển mạng miền chuyển mạch kênh 78 2.8 Thủ tục liên quan đến truy vấn thông tin định tuyến .79 2.8.1 Nhận dạng người dùng tới giải đáp HSS 79 2.8.2 Đăng kí SLF .80 2.8.3 Mời UE SLF .81 2.9 Thủ tục giải phóng phiên .81 2.9.1 Đầu cuối di động khởi tạo giải phóng phiên 82 2.9.2 Mạng khởi tạo giải phóng phiên 84 2.10 Thủ tục cho phép dịch vụ đa phương tiện tiên tiến 89 2.10.1 Các thủ tục chiếm giữ phiên .89 2.10.2 Các thủ tục để mã hóa thương lượng đặc điểm truyền thông 91 2.10.3 Thủ tục nhận dạng chủ gọi 103 2.10.4 Các thủ tục chuyển hướng phiên 106 Phạm Thành Biên -2- Nghiên cứu Phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV mạng 3G 2.11 Các thủ tục phiên kết cuối di động với thuê bao chưa biết 114 2.11.1 Xác định thuê bao chưa biết HSS 114 2.11.2 Xác định thuê bao chưa biết SLF .115 CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT ỨNG DỤNG KIẾN TRÚC MẠNG IPTV TRÊN NỀN IMS 116 3.1 Giải pháp phát triển ứng dụng IPTV IMS-NGN ETSI TISPAN .116 3.2 Các thành phần chức 117 3.2.1 Chức điều khiển dịch vụ đa phương tiện (MSCF) 117 3.2.2 Chức điều khiển phương tiện IPTV (IMCF) 117 3.2.3 Chức phân phối phương tiện IPTV (IMDF) 118 3.2.4 Chức lựa chọn phát dịch vụ 119 3.2.5 UPSF 119 3.3 Các giao diện .119 3.3.1 Điểm tham chiếu Xa 120 3.3.2 Điểm tham chiếu Xc 120 3.3.3 Điểm tham chiếu Xd 120 3.3.4 Điểm tham chiếu y2 .120 3.3.5 Điểm tham chiếu Xp 120 KẾT LUẬN 121 TÀI LIỆU THAM KHẢO 122 Phạm Thành Biên -3- Nghiên cứu Phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV mạng 3G DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT KÝ HIỆU: Ký hiệu Ý nghĩa 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 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 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) TỪ VIẾT TẮT: viết tắt AMR Tiếng Anh Tiếng Việt Adaptive multi rate Phạm Thành Biên Thích ứng đa tốc độ -4- Nghiên cứu Phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV mạng 3G viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt API Application program interface Giao diện lập trình ứng dụng AS Application Server Server ứng dụng Base call state model Mô hình trạng thái gọi gốc Border gateway Cổng biên Breakout gateway controll funtion Chức điều khiển cổng ngăn cản Bearer service Dịch vụ mang Customised application mobile enhanced logic Những lập luận để nâng cao tính di động ứng dụng cho khách hàng CAP Camel application part Phần ứng dụng camel CDR Charging data record Đoạn liệu tính cước CN Core network Mạng lõi CS Circuit switched Chuyển mạch kênh CSCF Call session control function Chức điều khiển phiên gọi CSE Camel service environment Môi trường dịch vụ camel Dynamic Host Configuration Protocol Giao thức cấu hình host động Domain Name System Hệ thống tên miền Gateway GPRS Support Node Node hỗ trợ GPRS cổng Home subscriber server Server thuê bao nhà Interrogating – CSCF CSCF – truy vấn Internet Engineering Task Force Nhóm đặc trách kĩ thuật internet IP multimedia Đa phương tiện IP BCSM BG BGCF BS CAMEL DHCP DNS GGSN HSS I-CSCF IETF IM Phạm Thành Biên -5- Nghiên cứu Phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV mạng 3G viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt IP multimedia core network subsystem Phân hệ mạng lõi đa phương tiện IP IMSI International mobile subscriber identifier Nhận dạng thuê bao di động toàn cầu IMS IP Multimedia Subsystem Phân hệ đa phương tiện IP Internet Protocol Giao thức internet IP-Connectivity Access Network Mạng truy nhập kết nối IP ISDN Integrated Services Digital Network Mạng số dịch vụ tích hợp ISIM IMS SIM Modul nhận dạng thuê bao IMS MAP Mobile Application Part Phần ứng dụng di động Media Gateway Control Function Chức điều khiển cổng phương tiện MGF Media Gateway Function Chức cổng phương tiện OSA Open services architecture Kiến trúc dịc vụ mở Proxy -CSCF CSCF-thể quyền PCF Policy control function Chức điều khiển hợp đồng PDN Packet Data Network Mạng liệu gói PDP Packet data protocol Giao thức liệu gói PEF Policy enforcement function Chức thúc ép hợp đồng PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng PSI Public Service Identity Nhận dạng dịch vụ chung SCS Service Capability Server Server có khả phục vụ SGSN Serving GPRS Support Node Node hỗ trợ GPRS phục vụ SLF Subscription Locator Function Chức định vị thuê bao IMCNSS IP IP-CAN MGCF P-CSCF Phạm Thành Biên -6- Nghiên cứu Phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV mạng 3G viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt SSF Service Switching Function Chức chuyển mạch dịch vụ SGW Signalling Gateway Cổng báo hiệu URL Universal Resource Locator Vị trí tài nguyên toàn cầu USIM UMTS Subscriber Identity Module Modul nhận dạng thuê baoUMTS RAB Radio access bearer Mang truy nhập vô tuyến SCS Service capability server Server phục vụ Serving - CSCF CSCF - phục vụ SLF Subscriber locator function Chức vị trí thuê bao SIM Subsciber identifier modul Khối nhận dạng thuê bao SIP Session initiation protocol Giao thức khởi tạo phiên SGW Signalling gateway Cổng báo hiệu THIG Topology hiding interwork gateway Cổng tương tác ẩn giao thức User Equipment Thiết bị người dùng Universal mobile telecommunication system Hệ thống thông tin di động toàn cầu S-CSCF UE UMTS Phạm Thành Biên -7- Nghiên cứu Phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV mạng 3G DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1: Kiến trúc mạng thông tin di động 3G 13 Hình 2: Cấu trúc UE .14 Hình 3: Kiến trúc mạng thông tin di động 3G 16 Hình 4: Sơ đồ kiến trúc IMS 3GPP 20 Hình 5: Kiến trúc CSCF 20 Hình 6: Kiến trúc MRF 24 Hình 7: Mô hình IMS ETSI 27 Hình 8: Mô hình IMS ITU-T 28 Hình 9: Mô hình kiến trúc hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV 30 Hình 10: Các bước phát triển IPTV 32 Hình 1: Đăng kí với người dùng chưa đăng kí………………………………… 35 Hình 2: Đăng kí lại với người dùng đăng kí 38 Hình 3: Xóa đăng kí với người dùng đăng kí .40 Hình 4: Xóa đăng kí khởi tạo mạng – hết thời gian đăng kí .42 Hình 5: Xóa đăng kí ứng dụng khởi tạo mạng HSS – quản lí 44 Hình 6: Xóa đăng kí ứng dụng khởi tạo mạng-mặt dịch vụ 45 Hình 7: Thiết lập mạng mang tùy chọn thông báo trước 47 Hình 8: Cung cấp kiện dịch vụ liên quan đến điểm đầu cuối 49 Hình 9: Tổng quan phần luồng phiên 50 Hình 10: Thủ tục phục vụ tới phục vụ-các nhà khai thác khác (phần 1) 53 Hình 11: Thủ tục phục vụ tới phục vụ-các nhà vận hành mạng khác (phần 2) 54 Hình 12: Thủ tục từ Serving tới Serving – Cùng nhà khai thác 57 Hình 13: Thủ tục từ Serving tới PSTN – Cùng nhà khai thác mạng 60 Hình 14: Thủ tục từ Serving tới PSTN – Khác nhà khai thác .62 Hình 15: Thủ tục khởi tạo di động – chuyển mạng .65 Hình 16: Thủ tục khởi tạo di động-mạng nhà .68 Hình 17: Thủ tục kết cuối di động – chuyển mạng (Phần 1) 72 Hình 18: Thủ tục kết cuối di động – chuyển mạng (phần 2) 73 Hình 19: Thủ tục kết cuối di động – mạng nhà 76 Phạm Thành Biên -8- Nghiên cứu Phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV mạng 3G Hình 20: Thủ tục kết cuối di động thuê bao không đăng kí dịch vụ IMS đăng kí dịch vụ chuyển mạch kênh 78 Hình 21: Đăng kí SLF (trường hợp 1) 80 Hình 22: Đăng kí SLF(trường hợp 2) 80 Hình 23: Mời UE SLF 81 Hình 24: Di động khởi tạo giải phóng phiên .82 Hình 25: Mạng khởi tạo giải phóng phiên – P-CSCF khởi tạo giải phóng PDP Context 85 Hình 26: P-CSCF thiết lập giải phóng phiên sau thông tin vô tuyến 87 Hình 27: Mạng thiết lập giải phóng phiên ; S-CSCF giải phóng 88 Hình 28: Chiếm giữ phiên từ di động tới di động 90 Hình 29: Thương lượng mã hóa trình thiết lập phiên 93 Hình 30: Mã hóa thay đổi luồng phương tiện –Cùng tài nguyên 95 Hình 31: Thay đổi phương tiện mã hóa – tài nguyên 97 Hình 32: Phiên đa phương tiện – bổ sung thêm phương tiện khác .100 Hình 33: Nhận thực nhận dạng chủ gọi 103 Hình 34: Ngăn chặn nhận dạng chủ gọi 105 Hình 35: Chuyển hướng phiên khởi tạo S-CSCF tới IMS 106 Hình 36: Chuyển hướng phiên khởi tạo S-CSCF tới tất điểm đầu cuối 108 Hình 37: Chuyển hướng phiên khởi tạo P-CSCF 109 Hình 38: Chuyển hướng phiên thiết lập UE 111 Hình 39: Chuyển hướng phiên sau thiết lập mạng mang .113 Hình 40: HSS xác định thuê bao chưa biết 115 Hình 41: SLF xác định thuê bao chưa biết 115 Hình 1: Kiến trúc IPTV IMS-NGN TISPAN….…………………116 Phạm Thành Biên -9- Nghiên cứu Phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV mạng 3G S-CSCF ngữ cảnh trước xác định phiên chuyển hướng sang đầu cuối bên hệ thống đa phương tiện IP bên miền chuyển mạch kênh Ví dụ đích trang web, địa email vv Nó chấp nhận tình URL chuyển hướng khác với SIP hay URL thoại Điều khiển chuyển hướng tới tất URL thể luồng thông tin sau: Hình 36: Chuyển hướng phiên khởi tạo S-CSCF tới tất điểm đầu cuối Từng bước xử lí sau: Yêu cầu INVITE SIP gửi từ UE tới S-CSCF#1 thủ tục luồng khởi tạo S-CSCF#1 thực logic điều khiển dịch vụ phù hợp để thiết lập phiên S-CSCF#1 thực phân tích địa đích xác định thuê bao thuộc nhà khai thác mạng tin INVITE gửi từ I-CSCF cho nhà khai thác mạng tùy chọn qua I-CSCF(THIG) SCSCF#1 nằm mạng thuộc nhà khai thác khác với I-CSCF I-CSCF truy vấn HSS thông tin vị trí thuê bao đích HSS đáp lại địa Serving-CSCF thời (S-CSCF#2) cho thuê bao kết cuối I-CSCF gửi yêu cầu INVITE tới S-CSCF#2 nơi điều khiển kết cuối phiên Phạm Thành Biên -108- Nghiên cứu Phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV mạng 3G S-CSCF#2 thực logic điều khiển dịch vụ phù hợp để thiết lập phiên Như kết logic điều khiển dịch vụ này, S-CSCF#2 xác định phiên chuyển sang URL đích bên IMS bên miền chuyển mạch kênh ví dụ khác với SIP hay URL thoại S-CSCF#2 gửi đáp ứng chuyển hướng SIP quay lại I-CSCF với đích đổi hướng nằm tất URL I-CSCF gửi đáp ứng đổi hướng quay lại S-CSCF#1, chứa dụng đích đổi hướng 10 S-CSCF#1 gửi đáp ứng đổi hướng quay lại UE#1 11 UE#1 thiết lập phiên tới đích thị 2.10.4.3 Chuyển hướng phiên thiết lập P-CSCF Một thành phần chức phiên mà thiết lập chuyển hướng P-CSCF thuê bao đích Trong điều khiển thiết lập phiên lối vào, thông thường P-CSCF gửi yêu cầu INVITE tới UE đích truyền lại cần thiết để nhận báo nhận thị chấp nhận UE Trong trường hợp thuê bao đích đến phân hệ IM CN (vì chuyển mạng vùng phục vụ Pin đăng kí hiệu lực) PCSCF thiết lập thay đổi phiên P-CSCF truyền thông tin cho SCSCF đổi hướng phiên này, mà không cần rõ vị trí, S-CSCF xác định đích thực theo phiên 1, phía tùy theo loại đích Điều thể luồng thông tin sau đây: Hình 37: Chuyển hướng phiên khởi tạo P-CSCF Yêu cầu INVITE SIP gửi từ UE tới S-CSCF#1 băng thủ tục luồng khởi tạo Phạm Thành Biên -109- Nghiên cứu Phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV mạng 3G S-CSCF#1 thực logic điều khiển dịch vụ phù hợp để thiết lập phiên S-CSCF#1 thực phân tích địa đích để xác định thuê bao thuộc nhà khai thác mạng yêu cầu INVITE gửi từ I-CSCF tới nhà khai thác mạng tùy chọn qua I-CSCF(THIG) S-CSCF nằm mạng khác với I-CSCF I-CSCF truy vấn HSS thông tin vị trí thời thuê bao đích HSS đáp lại địa Serving CSCF thời (S-CSCF#2) cho thuê bao kết cuối I-CSCF gửi yêu cầu INVITE tới S-CSCF#2-nơi điều khiển kết cuối phiên S-CSCF#2 thực logic điều khiển dịch vụ phù hợp để thiết lập phiên S-CSCF#2 gửi yêu cầu INVITE tới P-CSCF#2 P-CSCF#2 gửi yêu cầu INVITE tới UE#2 10 Khi hết thời gian để P-CSCF đợi đáp ứng từ UE#2 Thì P-CSCF thừa nhận UE#2 với tới 11 P-CSCF#2 đưa đáp ứng không khả thi, không cần chứa đích gửi tin tới S-CSCF#2 12 S-CSCF#2 thực logic điều khiển dịch vụ phù hợp để thiết lập chuyển hướng phiên người dùng không thuê bao dịch vụ chuyển hướng phiên không cung cấp chuyển tiếp đích, SCSCF kết thúc thiết lập phiên thông báo lỗi Mặt khác, SCSCF#2 cung cấp URL đích mới, số điện thoại, địa email, trang web hay thứ khác mà thể URL Xử lí tiếp tục theo phần 1, tùy theo loại URL đích 2.10.4.4 Chuyển hướng phiên thiết lập UE Thành phần chức phiên thiết lập thay đổi hướng phiên UE thuê bao đích UE thực xử lí đặc điểm đặc tả khách hàng định để chuyển hướng phiên dựa vào thứ nhận dạng chủ gọi, phiên thành công, ứng dụng khác truy nhập vv UE gửi đáp ứng đổi hướng SIP tới P-CSCF nó, P-CSCF lại gửi theo tuyến báo hiệu tới S-CSCF#1, S-CSCF#1 thiết lập phiên tới đích Phạm Thành Biên -110- Nghiên cứu Phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV mạng 3G Dịch vụ bổ sung từ luồng thông tin điển hình “chuyển tiếp phiên bận”, “chuyển tiếp phiên khả biến” “chuyển tiếp phiên chọn lựa” Điều thể theo luồng thông tin sau: Hình 38: Chuyển hướng phiên thiết lập UE Từng bước xử lí sau: Yêu cầu INVITE gửi từ UE tới S-CSCF#1 thủ tục luồng khởi tạo S-CSCF#1 thực logic điều khiển dịch vụ phù hợp để thiết lập phiên S-CSCF#1 thực phân tích địa đích để xác định thuê bao đích thuộc nhà khai thác mạng Bản tin INVITE gửi từ I-CSCF tới nhà khai thác mạng tùy chọn qua I-CSCF(THIG) SCSCF#1 nằm mạng nhà vận hành khác với I-CSCF I-CSCF truy vấn HSS thông tin vị trí thời thuê bao đích HSS đáp lại địa Serving CSCF thời (S-CSCF#2) cho thuê bao kết cuối I-CSCF gửi yêu cầu INVITE tới S-CSCF#2 –là nơi điều khiển kết cuối phiên S-CSCF#2 thực logic điều khiển dịch vụ để thiết lập phiên S-CSCF#2 gửi yêu cầu INVITE tới P-CSCF#2 P-CSCF#2 gửi yêu cầu INVITE tới UE#2 Phạm Thành Biên -111- Nghiên cứu Phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV mạng 3G 10 UE#2 xác định phiên bị chuyển hướng với tùy chọn cung cấp URL đích URL đích số điện thoại, địa email, trang web, hay thứ khác mà đưa URL Đáp ứng chuyển hướng phiên gửi tới P-CSCF#2 11 P-CSCF#2 gửi đáp ứng chuyển hướng tới S-CSCF#2 12 S-CSCF#2 thực điều khiển dịch vụ phù hợp để chuyển hướng phiên Nếu UE#2 không thuê bao dịch vụ chuyển hướng phiên không cung cấp URL đích S-CSCF#2 cung cấp kết thúc thiết lập phiên tin thông báo lỗi URL đích số điện thoại, địa email, trang web hay thể URL Quá trình xử lí tiếp tục thủ tục phần 1, tùy theo loại URL 2.10.4.6 Chuyển hướng phiên thiết lập sau khỉ thiết lập mạng mang UE thuê bao đích yêu cầu phiên chuyển hướng sau khoảng thời gian báo hiệu chuông thuê bao UE xử lí đặc điểm đặc tả khách hàng để định chuyển hướng phiên dựa thứ nhận dạng chủ gọi, phiên tiến hành, ứng dụng khác truy nhập vv UE gửi đáp ứng chuyển hướng SIP tới P-CSCF nó, P-CSCF gửi quay lại theo tuyến báo hiệu tới điểm đầu cuối khởi tạo, điển đầu cuối khởi tạo thiết lập phiên tới đích Dịch vụ triển khai từ luồng thông tin điển hình “chuyển tiếp phiên không trả lời” Chuyển hướng phiên tới đầu cuối IMS thể luồng thông tin sau: Phạm Thành Biên -112- Nghiên cứu Phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV mạng 3G Hình 39: Chuyển hướng phiên sau thiết lập mạng mang Từng bước xử lí sau: 1-10 Điều khiển thiết lập phiên thông thường, thiết lập kênh mang thông báo cho thuê bao đích 11 Vì lí hết thị khác, UE#2 định phiên chuyển hướng tới URL đích URL đích số điện thoại, địa email, trang web hay một cài thể URL Đáp ứng thay đổi hướng gửi tới PCSCF#2 12 P-CSCF#2 thu hồi lại tài nguyên QoS trao quyền cho phiên 13 P-CSCF#2 gửi đáp ứng thay đổi hướng tới S-CSCF#2 14 S-CSCF#2 thực điều khiển dịch vụ phù hợp để đổi hướng cho phiên Nếu UE#2 không thuê bao dịch vụ chuyển hướng phiên không cung cấp URL đích S-CSCF#2 kết thúc thiết lập phiên đáp ứng lỗi URL đích số Phạm Thành Biên -113- Nghiên cứu Phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV mạng 3G điện thoại, địa email, trang web hay thứ khác thay mặt URL S-CSCF#2 đưa URL riêng để tự đánh địa cho nó, chứa đựng đích 15 S-CSCF#2 gửi đáp ứng chuyển hướng SIP quay lại I-CSCF chứa địa URL riêng tới S-CSCF#2 16 I-CSCF gửi đáp ứng đổi hướng quay lại S-CSCF#1 chứa đựng đích chuyển hướng 17 S-CSCF#1 chuyển hướng mà xuất thiết lập phiên này, mức bỏ qua phiên S-CSCF#1 lưu trữ thông tin đích đưa địa URL tới thông tin lưu trữ đưa đáp ứng chuyển hướng phiên thay đổi với URL riêng 18 S-CSCF#1 gửi đáp ứng chuyển hướng thay đổi tới P-CSCF#1 19 P-CSCF#1 gửi đáp ứng chuyển hướng tới UE#1 20 UE#1 đặt lại giải phóng tất tài nguyên phiên trước đây, thiết lập yêu cầu INVITE tới địa cung cấp đáp ứng chuyển hướng Yêu cầu INVITE gửi tới P-CSCF#1 21 P-CSCF#1 gửi yêu cầu INVITE tới S-CSCF#1 22 S-CSCF#1 lây lại thông tin thuê bao đích lưu bước 17 thực thực điều khiển dịch vụ khác mà phù hợp để thiết lập phiên 23 S-CSCF#1 xác định nhà khai thác mạng địa đích Bản tin INVITE gửi tới I-CSCF#2 24 I-CSCF#2 gửi INVITE tới S-CSCF#2 25 S-CSCF#2 giải mã URL riêng để xác định nhà khai thác mạng đích gửi yêu cầu INVITE tới I-CSCF nhà khai thác mạng 26 Phần lại để hoàn thành phiên tiến hành thông thường 2.11 Các thủ tục phiên kết cuối di động với thuê bao chưa biết Phần mô tả luồng thông tin cho thủ tục kết cuối di động với thuê bao chưa biết Thuê bao chưa biết trường hợp mà yêu cầu phiên tạo từ nhận dạng người dùng chung không đúng, không đưa bị xóa bỏ Xác định thuê bao chưa biết tiến hành HSS và/hoặc SLF 2.11.1 Xác định thuê bao chưa biết HSS Hình sau thể trạng thái chưa biết người yêu cầu xác định HSS I-CSCF yêu cầu thông tin thuê bao với tới HSS đáp ứng lại I-CSCF thị thuê bao I-CSCF sử dụng thị Phạm Thành Biên -114- Nghiên cứu Phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV mạng 3G thuê bao chưa biết gửi lại người khởi tạo để truyền thông tin thuê bao chưa biết Hình 40: HSS xác định thuê bao chưa biết I-CSCF nhận INVITE I-CSCF truy vấn HSS thông tin vị trí HSS đáp ứng lại băng thị thuê bao chưa biết I-CSCF đáp ứng cho người khởi tạo thuê bao chưa biết 2.11.2 Xác định thuê bao chưa biết SLF Trạng thái chưa biết người dùng yêu cầu định SLF I-CSCF yêu cầu thông tin thuê bao với tới SLF đáp ứng lại I-CSCF thị thuê bao I-CSCF sử dụng thị thuê bao gửi lại người khởi tạo thuê bao đích Hình 41: SLF xác định thuê bao chưa biết I-CSCF nhận yêu cầu INVITE phải truy vấn vị trí liệu thuê bao I-CSCF gửi Dx-SLF-Query tới SLF chứa tham số nhận dạng thuê bao đặt yêu cầu INVITE SLF tìm sở liệu nhận dạng thuê bao truy vấn SLF trả lời thị thuê bao I-CSCF đáp ứng cho người khởi tạo yêu cầu thuê bao Phạm Thành Biên -115- Nghiên cứu Phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV mạng 3G CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT ỨNG DỤNG KIẾN TRÚC MẠNG IPTV TRÊN NỀN IMS 3.1 Giải pháp phát triển ứng dụng IPTV IMS-NGN ETSI TISPAN Kiến trúc chức phát triển ứng dụng IPTV IMS-NGN bao gồm chức điểm tham chiếu định nghĩa ETSI TISPAN bao gồm chức điều khiển dịch vụ, chức điều khiển phân phối phương tiện (Hình 3.1) Thiết bị người dùng (UE) giao tiếp với server ứng dụng IPTV (bao gồm chức điều khiển dịch vụ) thông qua nhiều giao diện khác thực mục đích khác nhau, cụ thể, thông qua giao diện Gm tới lõi IMS để quản lý phiên, thông qua giao diện Ut để cấu hình hồ sơ dịch vụ, hay qua giao diện Xa để tương tác với tính lựa chọn dịch vụ Hình 1: Kiến trúc IPTV IMS-NGN TISPAN Mỗi UE có bốn giao diện dành cho việc điều khiển phương tiện thông qua Xc phân phối phương tiện thông qua Xd, giao diện Gm tới IMSNGN giao diện ảo Xt tới máy chủ ứng dụng IPTV Các giao diện Ut Gm Phạm Thành Biên -116- Nghiên cứu Phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV mạng 3G hoàn toàn tương thích với đặc tính kỹ thuật 3GPP IMS Máy chủ ứng dụng IPTV sử dụng giao diện điều khiển dịch vụ IMS (ISC) để giao tiếp với chức điều khiển dịch vụ IMS-NGN Các chức điều khiển phương tiện (MCF) điều khiển chức phân phối lượng qua điểm tham chiếu Xp cho phép xây dựng sở hạ tầng phân phối phương tiện cấp phát thay đổi phạm vi hạ tầng 3.2 Các thành phần chức Các thành phần chuyên dụng cho IPTV IMS-NGN bao gồm chức trình bày cụ thể 3.2.1 Chức điều khiển dịch vụ đa phương tiện (MSCF) Chức xử lý yêu cầu IPTV, đóng vai trò phần tử điều khiển phiên dịch vụ tất dịch vụ IPTV Thành phần chức chịu trách nhiệm tương tác với lõi IMS-NGN lớp điều khiển dịch vụ Chức điều khiển dịch vụ chứa tất chức phục vụ cho dịch vụ IPTV sử dụng lại chức server ứng dụng IPTV cụ thể, hay phần tử có chức riêng biệt phụ thuộc vào khả thực (Do đó, sử dụng thực thể chức riêng biệt gọi Chức điều khiển dịch vụ đa phương tiện - MSCF) Nhiệm vụ chung MSCF là: - Thiết lập phiên điều khiển dịch vụ cho ứng dụng IPTV - Tương tác với lõi IMS S-CSCF để thực yêu cầu IPTV (tiếp nhận, phê chuẩn thực yêu cầu dịch vụ IPTV người dùng) - Cho phép dịch vụ phê chuẩn yêu cầu người dùng nội dung lựa chọn dựa thông tin hồ sơ người dùng - Lựa chọn chức điều khiển/phân phối phương tiện IPTV phù hợp - Thực điều khiển tín dụng MSCF sử dụng hồ sơ IPTV để điều chỉnh theo yêu cầu khách hàng Chẳng hạn, sử dụng danh sách kênh đặt mua để lọc danh sách kênh giới thiệu cho khách hàng 3.2.2 Chức điều khiển phương tiện IPTV (IMCF) Chức phương tiện IPTV bao gồm chức điều khiển phương tiện (MCF) chức phân phối phương tiện (MDF) Một nguyên lý thiết kế quan trọng chức kiến trúc phân phối phương tiện phân cấp linh hoạt Chức MCF sau: Phạm Thành Biên -117- Nghiên cứu Phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV mạng 3G - Lựa chọn MDF thích hợp - Truyền bá nội dung tới mạng phân bố - Quản lý việc phân bố quyền sở hữu (một gói nội dung) MDF thiết bị người dùng - Chức điều khiển bảo vệ nội dung (chính sách cấp phép điều khiển qua IMDF), phê chuẩn việc đăng ký nội dung đặc biệt cho người sử dụng) - Áp dụng sách quản lý phân bố (theo giới hạn không gian riêng tạm thời) - Quản lý lưu trữ hệ thống phân phối - Ánh xạ ID nội dung vị trí nội dung IMDF riêng - Quản lý tương tác với UE (ví dụ, xử lý lệnh ghi hình hay lệnh IGMP) - Quản lý việc giữ lại kiện chiếu trực tiếp (Ghi hình cá nhân mạng – PRV, dịch thời mạng TV – “time-shift”) - Lựa chọn thông tin thống kê việc sử dụng dịch vụ - Phát thông tin tính cước 3.2.3 Chức phân phối phương tiện IPTV (IMDF) Ban đầu MDF chịu trách nhiệm phân phối phương tiện tới thiết bị người dùng (trong miền IPTV, phương tiện video, voice, data) Hiện tính phân phối phương tiện mở rộng thành phần tử chức sau: - Interconnect (I-IMDF): chức xử lý nội dung phương tiện nhập nội dung CoD, metadata nhà cung cấp dịch vụ, đồng thời tiếp nhận luồng trực tiếp từ đầu cuối IPTV hay tiếp nhận trực tiếp từ nguồn tài nguyên nhà cung cấp nội dung - Serving (S-IMDF): chức xử lý quy trình nội dung (mã hoá, bảo vệ nội dung, chuyển mã sang dạng thức khác), lưu trữ nội dung metadata với việc truyền bá thông tin nội dung IPTV IMS - Primary (P-IMDF): chức điểm liên lạc sơ cấp, cung cấp tính streaming cho tất dịch vụ theo định dạng, chất lượng yêu cầu với phương thức phát cụ thể (phát đa điểm/ phát nhất/quảng bá) Chức phân phối phương tiện phân chia theo loại dịch vụ (Quảng bá: BC; Nội dung theo yêu cầu: CoD; Ghi video cá nhân: PVR) theo chức phụ Do đó, chức bao gồm nội dung phụ sau: Phạm Thành Biên -118- Nghiên cứu Phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV mạng 3G - Metadata: sử dụng để cung cấp thông tin người dùng, mô tả nội dung, asset (sở hữu) liệu SDS, EPG, VoD Nó cung cấp loại metadata nào, chuẩn hoá thích hợp - Assets: CoD-MDF thiết kế để phân phối assets tới thiết bị người dùng Các asset truyền bá trước tới P-/S-IMDF nhờ IMCF phụ thuộc vào khả sẵn có, tính phổ biến vùng nội dung bao hàm 3.2.4 Chức lựa chọn phát dịch vụ Chức phát lựa chọn dịch vụ (SDF SSF) cung cấp thông tin yêu cầu UE để lựa chọn dịch vụ Các chức chịu trách nhiệm cung cấp thông tin dịch vụ IPTV có khả truy cập, thông tin kèm với dịch vụ Trong IMS-NGN-based IPTV, sử dụng hay nhiều SSF để cung cấp thông tin dịch vụ thông tin ưu tiên người dùng cá nhân Ngoài yêu cầu thông tin dẫn chương trình điện tử hay dẫn chương trình phục vụ chứa metadata thông tin tài nguyên phân phối phương tiện Nhiệm vụ SDF: - Cung cấp thông tin kèm với dịch vụ - Phát dịch vụ cá nhân Thông tin kèm dịch vụ bao gồm địa SSF dạng URI địa IP Nhiệm vụ SSF: - Cung cấp thông tin lựa chọn dịch vụ cá nhân thông tin cần thiết để cá thể hoá việc lựa chọn dịch vụ SSF phát thông tin cách tuỳ ý Nó nhận chuyển tiếp thông tin Trường hợp thông tin lựa chọn dịch vụ thông tin cá nhân phải phân phối qua chế độ unicast Ngược lại, thông tin phân phối qua chế độ multicast unicast - Cung cấp thông tin trình diễn lựa chọn dịch vụ cách tuỳ chọn Thông tin cá thể hoá chuyển tiếp qua chế độ unicast 3.2.5 UPSF UPSF lưu trữ hồ sơ người dùng IMS liệu hồ sơ chuyên dụng cho IPTV Nó giao tiếp với thực thể chức điều khiển dịch vụ IPTV điểm tham chiếu Sh với lõi IMS-NGN điểm tham chiếu Cx Lõi IMS-NGN ISCF sử dụng dịch vụ thực thể chức cấp phát thuê bao điện thoại để tìm địa UPSF SLF giao tiếp với ISCF điểm tham chiếu Dh với lõi IMSNGN điểm tham chiếu Dx 3.3 Các giao diện Sử dụng giao diện chuyên dụng cho IPTV IMS-NGN Phạm Thành Biên -119- Nghiên cứu Phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV mạng 3G 3.3.1 Điểm tham chiếu Xa Điểm tham chiếu Xa nằm UE SSF UE sử dụng điểm để lựa chọn dịch vụ phù hợp 3.3.2 Điểm tham chiếu Xc Xc điểm tham chiếu end-to-end logic nằm UE thực thể chức điều khiển phương tiện IPTV (IMCF) để thay đổi tin điều khiển phương tiện dành cho luồng phương tiện IPTV 3.3.3 Điểm tham chiếu Xd Xd điểm tham chiếu xuyên suốt (end-to-end) logic nằm UE thực thể chức phân phối phương tiện IPTV sử dụng để phân phối liệu phương tiện 3.3.4 Điểm tham chiếu y2 Điểm tham chiếu y2 nằm S-CSCF thực thể chức điều khiển phương tiện IPTV (IMCF), mang tin báo hiệu điều khiển dịch vụ IPTV phát từ ISCF để điều khiển IMCF Trong trường hợp CSCF MCF nằm miền quản trị khác luồng báo hiệu qua IBCF 3.3.5 Điểm tham chiếu Xp Điểm tham chiếu Xp nằm MCF MDF, điều khiển phiên phân phối phương tiện để hỗ trợ việc thiết lập phiên nội dung phân phối qua nhiều thực thể chức phân phối phương tiện Phạm Thành Biên -120- Nghiên cứu Phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV mạng 3G KẾT LUẬN Luận văn thạc sĩ khoa học: “Nghiên cứu Phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV mạng 3G”, hoàn thành nhiệm vụ giao đạt kết sau: + Nghiên cứu thủ tục phân hệ IMS 3GPP gồm: ƒ Các thủ tục liên quan đến CSCF ƒ Các thủ tục đăng kí, đăng kí lại xóa đăng kí cho người dùng ƒ Các thủ tục cho phiên đa phương tiện khởi tạo, kết cuối, truy vấn thông tin giải phóng phiên ƒ Các thủ tục cho phép dịch vụ tiên tiến… + Nghiên cứu kỹ thuật triển khai dịch vụ IPTV công nghệ IMS + Đề xuất kiến trúc IPTV IMS theo hướng phát triển ứng dụng Tuy nhiên, thời gian ngắn, thiếu thực tiễn, nội dung kiến thức luận văn nên nội dung luận văn số hạn chế như: ƒ Chưa mô hoạt động dịch vụ IPTV công nghệ IMS ƒ Chưa nêu quản lí tính cước, quản lí truyền thông thông tin tính cước cho IMS Hướng phát triển đề tài: Nghiên cứu phát triển tiếp ứng dụng phân hệ IMS như: ƒ Các yêu cầu dịch vụ cho phân hệ IMS ƒ Luồng báo hiệu giao diện Cx Dx ƒ Điều khiển gọi đa phương tiện IP dựa SIP SDP Trên số kết mà tác giả thu nhận trình nghiên cứu thực luận văn, mong thầy cô giáo bạn đồng nghiệp đóng góp ý kiến để luận văn hoàn thiện ứng dụng thực tế Tác giả trân trọng cảm ơn! Phạm Thành Biên -121- Nghiên cứu Phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV mạng 3G TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] GIÁO TRÌNH: Thông tin di động 3G-Nguyễn Phạm Anh Dũng [2] GÁO TRÌNH: Nền tảng dịch vụ - TS Nguyễn Tài Hưng [3] 3GPP TS 23 002: "Network Architecture" [4] 3GPP TS 22 228: "Service requirements for the IP multimedia core network subsystem" [5] 3GPP TS 24 229: " IP Multimedia Call Control based on SIP and SDP; Stage 3" [6] 3GPP TS 32 225: ” Telecommunication Management; Charging Management; Charging Data Description for IP Multimedia Subsystem” [7] 3GPP TS 22 250: “IP Multimedia Subsystem (IMS) group management”; Stage 1” [8] 3GPP TS 26 xxx:” IMS messaging and Presence; Media formats and codecs” [9] 3GPP TS 23 218: "IP Multimedia (IM) Session Handling; IM call model" [10] 3GPP TS 24 147: "Conferencing using the IP Multimedia (IM) Core Network (CN) subsystem; Stage 3" [11] 3GPP TS 29 228: "IP Multimedia (IM) Subsystem Cx and Dx Interfaces; Signalling flows and message contents" [12] 3GPP TS 29 229: "Cx and Dx Interfaces based on the Diameter protocol, Protocol details" [13] RFC 3261: "SIP: Session Initiation Protocol" [14] http://www 3gpp org [15] http://www 3gpp2 org [16] http://www cisco com [17] http://www ietf org [18] http://www itu int [19] http://www.tapchibcvt.gov.vn Phạm Thành Biên -122- ... Nghiờn cu v Phỏt trin bỏo hiu IMS cho dch v IPTV trờn mng 3G CHNG 1: TNG QUAN CHUNG KIN TRC MNG DI NG 3G, PHN H IMS V DCH V IPTV 1.1 Kin trỳc mng thụng tin di ng 3G - UMTS 3G UMTS (Universal Mobile... trin bỏo hiu IMS cho dch v IPTV trờn mng 3G MGF, MGW Quan im xõy Cung cp dch v a Cung cp dch v dng phng tin cho cỏc a phng tin cho u cui 3G cỏc u cui PSTN/ ISDN Cung cp dch v a phng tin cho cỏc trm... Thnh Biờn -17- Nghiờn cu v Phỏt trin bỏo hiu IMS cho dch v IPTV trờn mng 3G IMS l mt phn ca kin trỳc mng th h k tip c cu thnh v phỏt trin bi t chc 3GPP v 3GPP2 h tr truyn thụng a phng tin hi t gia