Phân hệ đa phương tiện trên nền IP

Giới thiệu tổng quan kiến trúc mạng thế hệ kế tiếp (NGN) là xu hướng phát triển mạng tối ưu nhất và tiết kiệm chi phi xây dựng mạng nhất để cung cấp dịch vụ đa phương tiện cho khách hàng nhanh chóng nhất. Nội dung chính của phần này là giới thiệu phân hệ IMS của 3GPP trong kiến trúc NGN, vai trò chức năng các phần tử của nó. Ngoài ra phần còn giới thiệu kiến trúc IMS của một số tổ chức khác như ITU-T, TISPAN. . . và so sánh kiến trúc của các tổ chức này.Đây là một trong những nội dung chính và quan trong của đề tài.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI -------------------------------------------------- Độc lập - Tự do - Hạnh phúc --------------------------------- NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: .…NGUYỄN QUANG HUY…… Số hiệu sinh viên: … 20041382… Khoá:……49 ……….Khoa: Điện tử - Viễn thông Ngành: Viễn Thông………… . 1. Đầu đề đồ án: ………PHÂN HỆ ĐA PHƯƠNG TIỆN TRÊN NỀN IP (IMS) …………………………… …………………………………………………………………………………………………………… ……… . 2. Các số liệu và dữ liệu ban đầu: …………………………………… …………………………………………… …… …………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………… ……….… ……………………… ……………………………………………………………………………………. 3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: ……………………………………………………………………………………………………………… …. ……………………………………………………………………………………………………………………………… …… …. ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……… ….…………………………………………………………………………………………… 4. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ): ……………………………………………………………………………………………………………………… ….………………………………………………………………………………………………………………………… ……….…………………………………………………………………………………………………………. 5. Họ tên giảng viên hướng dẫn: ………TS TRẦN VĂN CÚC……… …………………… 6. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: …………………………………………………. …………… 7. Ngày hoàn thành đồ án: ……………………………………………………………………… ……… Ngày tháng năm Chủ nhiệm Bộ môn Giảng viên hướng dẫn Nguyễn Quang Huy DT 5 –K49 a Sinh viên đã hoàn thành và nộp đồ án tốt nghiệp ngày tháng năm Cán bộ phản biện Nguyễn Quang Huy DT 5 –K49 b BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI --------------------------------------------------- BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: . Số hiệu sinh viên: . Ngành: Khoá: Giảng viên hướng dẫn: Cán bộ phản biện: . 1. Nội dung thiết kế tốt nghiệp: . . 2. Nhận xét của cán bộ phản biện: . . Ngày tháng năm Cán bộ phản biện ( Ký, ghi rõ họ và tên ) Nguyễn Quang Huy DT 5 –K49 c MỤC LỤC CHƯƠNG 1 .11 GIỚI THIỆU CHUNG .11 1.1 Xu hướng phát triển dịch vụ và mạng viễn thông .12 1.2 Nội dung và phạm vi đồ án .14 16 CHƯƠNG 2 .16 KIẾN TRÚC NGN VÀ PHÂN HỆ IMS 16 Giới thiệu chương 16 2.1 Kiến trúc NGN 17 2.1.1 Mạng viễn thông hiện nay .17 2.1.2 Mạng viễn thông trên con đường tiến tới NGN 18 2.2 Phân hệ IMS trong kiến trúc NGN .22 2.2.1 Tổng quan IMS 22 2.2.2 Chức năng các phần tử trong IMS .26 2.2.2.1 P-CSCF (Proxy-CSCF) .26 2.2.2.2 I-CSCF (Interrogating-CSCF ) 27 2.2.2.3 S-CSCF (Serving-CSCF) 27 2.2.2.4 BGCF (Breakout Gateway Control Function) 29 2.2.2.5 HSS (Home subscriber Server) .29 2.2.2.6 MGCF (Media Gateway Control Function) 30 2.2.2.7 MRF (Multimedia resource function) .30 2.2.2.8 IMS-MGW (IP multimedia sbsystem-Media gateway function) .31 2.2.2.9 SGW (Signalling gateway function) 31 2.2.3 Các giao diện trong IMS .32 2.3 IMS của một số tổ chức tiêu chuẩn khác .33 .36 CHƯƠNG 3 .37 CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN .37 .37 Giới thiệu chương .37 3.1. Bộ Giao thức H.323 38 3.1.1.Cấu trúc của H.323 .39 Nguyễn Quang Huy DT 5 –K49 d 3.1.1.3 Khối điều khiển đa điểm MCU .43 3.1.2 Tập giao thức H323 .43 3.1.2.1 Báo hiệu RAS .43 3.1.2.2 Báo hiệu điều khiển cuộc gọi H.225 .44 3.1.2.3 Giao thức H.245 45 3.1.3 Các thủ tục báo hiệu cuộc gọi 47 3.1.3.1 Thiết lập cuộc gọi .47 3.1.3.2 Khởi tạo liên kết và trao đổi khả năng 57 3.1.3.3 Thiết lập kênh truyền ảo .58 3.1.3.4 Cung cấp dịch vụ .58 3.1.3.5 Giải phóng cuộc gọi 58 .60 3.2. Giao thức khởi tạo phiên SIP 60 3.3. Giao thức điều khiển cuộc gọi độc lập kênh mang BICC .73 3.3.1. Tổng quan về BICC 73 3.3.2. Kiến trúc của BICC 74 CHƯƠNG 4 .85 MỘT SỐ THỦ TỤC LUỒNG PHIÊN TRONG IMS .85 Giới thiệu chương .85 4.1 Tổng quan về các thủ tục luồng phiên 85 4.2 Thủ tục từ S-CSCF/ MGCF tới S-CSCF/ MGCF 88 4.2.1 (S-S#1) Các nhà khai thác mạng khác nhau thực hiện khởi tạo và kết thúc .88 4.2.2 (S-S#2) Một nhà khai thác mạng thực hiện khởi tạo và kết cuối .93 4.2.3 (S-S#3) Khởi tạo phiên với đầu cuối PSTN trong cùng mạng với S-CSCF .96 4.2.4 (S-S#4) Khởi tạo phiên với đầu cuối PSTN ở mạng khác với S-CSCF 98 4.3 Thủ tục khởi tạo 100 4.3.1 (MO#1) Khởi tạo di động, chuyển mạng 101 4.3.2 (MO#2) Khởi tạo di động, mạng nhà .105 4.3.3 (PSTN-O) Khởi tạo PSTN .107 4.4 Thủ tục kết cuối 109 4.4.1 (MT#1) Kết cuối di động, chuyển mạng .110 4.4.2 (MT#2) Kết cuối di động, mạng nhà 114 Nguyễn Quang Huy DT 5 –K49 e 4.4.3 (MT#3) Kết cuối di động, chuyển mạng miền chuyển mạch kênh .117 4.4.4 Kết cuối PSTN .118 TỔNG KẾT ĐÁNH GIÁ CUỐI CÙNG .120 TÀI LIỆU THAM KHẢO 121 CÁC KÍ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT KÍ HIỆU: Cx Điểm tham chiếu giữa một CSCF với một HSS Dx Điểm tham chiếu giữa một I-CSCF với một SLF Gi Điểm tham chiếu giữa GPRS với một mạng dữ liệu gói bên ngoài Gm Điểm tham chiếu giữa một P- CSCF với UE ISC Điểm tham chiếu giữa một CSCF với một server ứng dụng Iu Giao diện giữa RNC với mạng lõi. Nó cũng được coi như một điểm tham chiếu Mb Điểm tham chiếu đến các dịch vụ IPv6 Mg Điểm tham chiếu giữa một MGCF với một CSCF Mi Điểm tham chiếu giữa một CSCF với một BGCF Mj Điểm tham chiếu giữa một BGCF với một MGCF Mk Điểm tham chiếu giữa một BGCF với một BGCF khác Mm Điểm tham chiếu giữa một CSCF với một mạng đa phương tiện IP Mr Điểm tham chiếu giữa một CSCF với một MRCF Mw Điểm tham chiếu giữa một CSCF với một CSCF khác Sh Điểm tham chiếu giữa một AS với một HSS Si Điểm tham chiếu giữa một IM-SSF với một HSS Ut Điểm tham chiếu giữa UE và một server ứng dụng (AS) TỪ VIẾT TẮT: Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt AMR Adaptive multi rate Thích ứng đa tốc độ API Application program interface Giao diện lập trình ứng dụng Nguyễn Quang Huy DT 5 –K49 f AS Application Server Server ứng dụng BCSM Base call state model Mô hình trạng thái cuộc gọi gốc BG Border gateway Cổng biên BGCF Breakout gateway controll funtion Chức năng điều khiển cổng ngăn cản BS Bearer service Dịch vụ mang CAMEL 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 dữ liệu tính cước CN Core network Mạng lõi CS Circuit switched Chuyển mạch kênh CSCF Call session control function Chức năng điều khiển phiên cuộc gọi CSE Camel service environment Môi trường dịch vụ camel DHCP Dynamic Host Configuration Protocol Giao thức cấu hình host động DNS Domain Name System Hệ thống tên miền GGSN Gateway GPRS Support Node Node hỗ trợ GPRS cổng 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 internet IM IP multimedia Đa phương tiện IP IM CN SS 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 IP Internet Protocol Giao thức internet IP-CAN 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 Nguyễn Quang Huy DT 5 –K49 g MGCF Media Gateway Control Function Chức năng điều khiển cổng phương tiện MGF Media Gateway Function Chức năng cổng phương tiện OSA Open services architecture Kiến trúc dịc vụ mở P-CSCF Proxy – CSCF CSCF-thể quyền PCF Policy control function Chức năng điều khiển hợp đồng PDN Packet Data Network Mạng dữ liệu gói PDP Packet data protocol Giao thức dữ liệu gói PEF Policy enforcement function Chức năng 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 năng phục vụ SGSN Serving GPRS Support Node Node hỗ trợ GPRS phục vụ SLF Subscription Locator Function Chức năng định vị thuê bao SSF Service Switching Function Chức năng chuyển mạch dịch vụ SGW Signalling Gateway Cổng báo hiệu URL Universal Resource Locator Vị trí tài nguyên toàn cầu USIM UMTS SIM Modul nhận dạng thuê bao UMTS RAB Radio access bearer Mang truy nhập vô tuyến SCS Service capability server Server có thể phục vụ S – CSCF Serving – CSCF CSCF – phục vụ SLF Subscriber locator function Chức năng 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 UE User Equipment Thiết bị người dùng UMTS Universal mobile telecommunication system Hệ thống thông tin di động toàn cầu Nguyễn Quang Huy DT 5 –K49 h Nguyễn Quang Huy DT 5 –K49 i MỞ ĐẦU Cùng với sự phát triển của xã hội là nhu cầu thông tin ngày càng đòi hỏi cấp bách đối với cuộc sống con người. Hiện tại và trong thời gian tới nhu cầu phát triển các loại hình dịch vụ thoại, phi thoại, Internet và đặc biệt là các loại hình dịch vụ băng rộng ngày một tăng và không thể tách rời đời sống xã hội. Để thỏa mãn nhu cầu đó mạng viễn thông đòi hỏi phải có cấu trúc hiện đại linh hoạt và nhất là thỏa mãn mọi nhu cầu về dịch vụ đa phương tiện. Mạng phải có tổ chức đơn giản nhưng có nhiều chức năng. Mạng, dịch vụ và đầu cuối phải được tích hợp thì mới có khả năng cung cấp dịch vụ băng rộng đa phương tiện cho khách hàng. Thực tế mạng viễn thông hiện nay đã có một bước tiến dài nhờ có sự bùng nổ của các công nghệ mới và nhu cầu sử dụng dịch vụ viễn thông của khách hàng. Tuy nhiên trong tương lai mạng viễn thông không những chỉ thỏa mãn cho khách hàng các dịch vụ thoại, phi thoại, Internet và các dịch vụ băng rộng mà còn phải đáp ứng cho khách hàng các dịch vụ có độ tích hợp cao, các dịch vụ đa phương tiện với các thuộc tính an ninh, bảo mật, chất lượng, linh hoạt và thông minh nhất. Công nghệ mạng đã trải qua các giai đoạn chuyển đổi từ tương tự sang số, từ chuyển mạch kênh sang chuyển mạch gói IP, từ mạng số tích hợp băng hẹp sang mạng số tích hợp băng rộng để có thể đáp ứng nhu cầu sử dụng dịch vụ cho người dùng đầu cuối. Mặc dù vậy mạng hiện tại vẫn không thõa mãn hết được nhu cầu của khách hàng. Chính vì vậy cần có một tổ chức mạng mới tập hợp được tất cả các ưu điểm của mạng viễn thông hiện tại và phải đáp ứng được các nhu cầu truyền thông trong tương lai. Xuất phát từ những nhận thức như vậy nên em đã chọn đề tài tốt nghiêp đại học là “Phân hệ đa phương tiện trên nền IP”. Nội dung của đề tài này giải quyết một số vấn đề cụ thể về phân hệ đa phương tiện IP (IMS) trong mạng lõi NGN. Nội dung của đề tài tập trung chủ yếu vào kiến trúc IMS, chức năng các phần tử của IMS và các giao thức sử dụng trong IMS đồng thời giới thiệu một số thủ tục trên các giao diện bên trong IMS và giữa IMS với các phân hệ khác để cung cấp dịch vụ đa phương tiện và hội tụ di động cố định. Để thực hiện nội dung đó, đề tài được chia thành bốn phần như sau: Chương 1: Nói đến xu hướng phát triển mạng và dịch vụ viễn thông từ đó nói đến tính cấp thiết của đề tài và giới hạn nội dung mà đề tài thực hiện.