Tiểu luận môn Điện tử - Viễn thông: Công nghệ IMS

Tiểu luận môn học tiến hành tìm hiểu ưu điểm và nhược điểm của công nghệ IMS; cơ sở lý thuyết; mô hình một số giao thức cơ bản và xử lý luồng trong IMS; kết quả giải pháp phát triển và triển khai IMS ở Việt Nam.

                        Đề tài: Cơng nghệ IMS      Giảng viên hướng dẫn:  Nhóm: G2H thực hiện:            Nguyễn Việt Hưng                   Trần Tiến Hùng                     Nguyễn Trường Giang   Hà Nội: T10/2020 MỤC LỤC I - Ưu nhược điểm 1.1 - lợi ích IMS…………………………………………………………………………………………… ……………6 1.2 - Điểm yếu IMS…………………………………………………………………………………………… ………7 II – Cơ Sở Lý Thuyết 2.1 - IMS ? Tìm hiểu IMS…………………………………………………………………………………… 2.2 - Đơi nét tiến trình chuẩn hóa IMS……………………………………………………………………… 2.3 - Kiến trúc IMS…………………………………………………………………………………………… …………… 11 2.3.1 - Lớp dịch vụ …………………………………………………………………………………………………… 11 2.3.2 - Lớp lõi IMS………………………………………………………………………………………………… …….12 2.3.3 - Lớp vận tải………………………………………………………………………………………………… …… 14 III - Mơ hình số giao thức xử lý luồng IMS 3.1 - Giao thức sip …………………………………………………………………………………………………… ………16 3.1.1 - Tổng quan giao thức SIP……………………………………………………………………………….16 3.1.2 - Cấu trúc SIP………………………………………………………………………………………………… …….16 3.1.2.1 - Máy chủ……………………………………………………………………………………………… 3.1.2.2 - Máy khách…………………………………………………………………………………………….1 3.1.3 Bản tin SIP………………………………………………………………………………………………… …………17 3.1.4 Thiết lập hủy gọi SIP………………………………………………………………………………17 3.1.5 Tính SIP……………………………………………………………………………………………… 3.2 - Giao thức Diameter …………………………………………………………………………………………………17 3.2.1 - Tổng quan giao thức Diameter……………………………………………………………………….17 3.2.2 - Cấu trúc giao thức Diameter………………………………………………………………………………17 3.2.3 - Bản tin………………………………………………………………………………………………… …………… 18 3.2.3.1 - Cấu trúc Diameter header……………………………………………………………………….18 3.2.3.2 - Cấu trúc AVP……………………………………………………………………………………………18 3.2.4 - Bảo mật tin Diameter…………………………………………………………………………18 3.2.5 - Khả kiểm soát lỗi giao thức Diameter………………………………………………… 18 3.3 - COPS Giao thức COPS 3.3.1 - Tổng quan giao thức COPS………………………………………………………………………….19 3.3.2 - Chức COPS………………………………………………………………………………19 3.3.2.1 - Bản tin COPS…………………………………………………………………………………………19 3.4 - Giao thức Megaco/H.248…………………………………………………………………………………… … 19 3.4.1 - Tổng quan giao thức Megaco/H.248…………………………………………………………….19 3.4.2 - Cấu trúc Gateway Megaco/H.248…………………………………………………………….19 3.4.3 - Termination Context…………………………………………………………………………………… 20 3.4.3.1 – Termination……………………………………………………………………………………… ……20 3.4.3.2 – Context…………………………………………………………………………………………… …….20 3.4.4 - Một số lệnh Megaco/H.248………………………………………………………………………….20 3.4.5 - Hoạt động Megaco/H.248…………………………………………………………………………….20 3.5 - Các luồng xử lý IMS………………………………………………………………………………………… 20 3.5.1 - Đăng ký vào mạng IMS……………………………………………………………………………………… 20 3.5.2 - Xóa đăng ký………………………………………………………………………………………………… ………21 3.5.3 - Thủ tục thiết lập phiên…………………………………………………………………………………………21 IV - Kết giải pháp triển khai IMS VNPT 4.1 - Giới thiệu viễn thông Việt Nam ………………………………………………………………………………….22 4.2 - Kiến trúc mạng viễn thông Việt Nam………………………………………………………………………… 22 4.3 - Tình hình triển khai NGN Việt Nam………………………………………………………………………….23 4.4 - Giải pháp triển khai IMS VNPT………………………………………………………………………………23 4.4.1 Tổng quan giải pháp triển khai IMS……………………………………………………………………….23 4.4.2 - Kiến trúc triển khai hệ thống IMS VNPT…………………………………………………………23 4.4.3 - Dịch vụ VoIP triển khai IMS………………………………………………………………………25 4.5 - Mô Open IMS Core……………………………………………………………………………… 25 4.5.1 - Giới thiệu chung OPEN IMS Core [11] ……………………………………………………………… 25 4.5.2 Triển khai mơ hình mơ phỏng………………………………………………………………………………27 V- KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO……………………………………………………………31 TÀI LIỆU THAM KHẢO…………………………………………………………………………………………… 32 LỜI NĨI ĐẦU Chính phát triển với tốc độ chóng mặt dịch vụ đa phương tiện với yêu cầu băng thông chất lượng dịch vụ cao mở kỷ nguyên lĩnh vực cơng nghệ viễn thơng Cùng với đó, phát triển nhanh chóng mạng di động cố định, mạng truyền dẫn qua vệ tinh làm nảy sinh ý tưởng khả hội tụ mạng Đó khởi nguồn để phân hệ đa truyền thông IP IMS đời phát triển Các nhà khai thác viễn thông lớn Việt nam VNPT, Vietel bước triển khai công nghệ vào mạng IMS kiến trúc mạng 3GPP phát minh chuẩn hóa Khởi đầu IMS đưa với mục đích ứng dụng cho kiến trúc mạng sử dụng toàn IP cho mạng di động theo kiến trúc 3GPP Với ưu điểm kiến trúc phân lớp, tính kết nối IP, khả điều khiển phiên cho ứng dụng ngang hàng, IMS khẳng định hướng cho việc phát triển mạng di động dựa IP • Hiệu cao, dễ dàng mở rộng để nâng cao lực xử lý • Hỗ trợ ảo hóa I -Ưu nhược điểm 1.1 - Lợi ích IMS IMS, tạm dịch hệ thống đa phương tiện IP, không đơn tảng dịch vụ (service plaftorm) mà kiến trúc mạng dùng để thao tác, quản lý điểu khiển dịch vụ đa phương tiện đến người dùng cố định di động IMS định nghĩa lớp quản lý dịch vụ chung cho tất loại hình dịch vụ đa phương tiện, độc lập với loại hình mạng truy nhập mà người dùng kết nối IMS xây dựng mạng lõi IP cho phép nhiều mạng truy nhập khác, bao gồm mạng di động lẫn mạng cố định, kết nối với thông qua lớp dịch vụ chung để cung cấp gói dịch vụ hội tụ Ngày Internet trở thành phần sống 15% số người trái đất Internet cung cấp phương thức để người liên lạc, trao đổi, tuơng tác làm việc với Trong mạng vận tải liệu 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 Sự chuyển đổi theo khuynh hướng hội tụ nhiều hệ thống mạng khác toàn IP sớm trở thành thực Trong bối cảnh đó, 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 nhữnng yêu cầu cho kiến trúc hạ tầng mạng viễn thơng Trong bối cảnh đó, IMS xem giải pháp hứa hẹn để thỏa mãn tất mục tiêu kể cho hệ mạng tương lai 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 (overlay), phân phối dịch vụ hạ tầng chuyển nối gói IMS cho phép chuyển dần từ mạng chuyển nối mạch sang chuyển nối 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 thơng tương lai IMS cho phép người dùng sử dụng hay nhiều loại thiết bị khác nhau, di chuyển từ mạng sang mạng khác mà dùng dịch vụ Kiến trúc IMS cung cấp nhiều giá trị 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 thường trú IMS hứa hẹn mang đến nhiều dịch vụ đa phương tiên, giàu sắc theo yêu cầu sở thích khách hàng, tăng trải nghiệm khách hàng (customer experience) Với IMS, nhà cung cấp mạng không làm công tác vận tải thông tin cách đơn mà trở thành tâm điểm việc phấn phối dung lượng thông tin mạng, đóng vai trị quan trọng việc đảm bảo chất lượng dịch vụ kịp thời 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 Và cuối IMS mang lại dịch vụ hướng đến tiện nghi cho khách hàng 1.2 - Điểm yếu IMS IMS thiếu mô hình kinh doanh có sức thuyết phục để nhà cung cấp mạng chấp nhận triển khai IMS Điểm nối bật IMS hướng đến mơ hình mạng hội tụ Tuy nhiên, điều không dễ dàng thuyết phục nhà cung cấp mạng triển khai IMS Với IMS, khách hàng đăng ký với nhà cung cấp mạng (network operator) dùng dịch vụ nhiều nhà cung cấp dịch vụ (service providers) khác Do vậy, IMS dẫn đến cạnh tranh nhà cung cấp mạng nhà cung cấp dịch vụ nội dung giới Internet (Microsoft, Google…) Thay tăng thêm lợi nhuận nhờ dịch vụ giá trị gia tăng, nhà cung cấp mạng phải chịu thất bại việc cạnh tranh với nhà cung cấp dịch vụ Do vậy, nhiều nhà cung cấp mạng dè dặt định triển khai IMS Đây vấn đề mang tính chiến lược vấn đề công nghệ Về mặt kỹ thuật, điểm yếu mà nhiều người nhắc đến nhiều tính bảo mật IMS Trong yếu tố bảo mật kể đến vấn đề liên quan đến quản lý nhận dạng người dùng bao gồm lỗi Call ID spoofing, ăn cắp ID, cống DoS/DDoS, spam Điểm yếu bảo mật nằm thiết bị SIP chưa có chế chứng nhận thực tốt mạng thông tin di động tế bào (ví dụ bảo mật qua SIM) Thêm vào hội tụ nhiều loại hình mạng gây khơng khó khăn việc quản lý bảo mật Hiện tại, Release 3GPP xem xét cách nghiêm túc vấn đề bảo mật IMS hướng đến hội tụ, hướng đến việc nhiều hệ thống, nhiều mạng tương vận với Tuy nhiên, khó khăn mà IMS gặp phải Việc thiết bị có nguồn gốc từ nhiều nhà sản xuất khác tương vận với điều dễ dàng Bên cạnh đó, nhiều giao thức chưa chấp nhận triển khai rộng rãi, ví dụ trường hợp giao thức DIAMETER TI SPAN IMS architecture with interfaces IMS tập trung đến quản lý dịch vụ, thiếu ứng dụng “hấp dẫn” mang đặc thù riêng IMS Đa phần dịch vụ mà IMS hỗ trợ điều thực khơng cần đến IMS (ví dụ sử dụng SIP) Hệ thống IMS phức tạp chi phí để triển khai hệ thống không nhỏ Bên cạnh đó, chưa có giải pháp cho việc chuyển tiếp dần từ mạng lên IMS Và câu hỏi đặt liệu nhà cung cấp mạng sử dụng lại dịch vụ tồn mà không cần phải thay đổi nhiều IMS hướng đến dịch vụ đa phương tiện, nhiên tính đến thời điểm dịch vụ P2P, IPTV, VPN cịn chưa tích hợp chuẩn hóa IMS Mặc dù IMS nhắm đến việc đảm bảo chất lượng dịch vụ việc đảm bảo chất lượng dịch vụ chuyển đổi từ loại hình mạng sang loại hình mạng khác (trong mơi trường mạng hội tụ), hay từ mạng nhà cung cấp mạng sang mạng nhà cung cấp mạng khác vấn đế chưa giải Kiến trúc IMS thiếu thực thể trung tâm để quản lý tài nguyên chung Bài toán quản lý di động, chuyển giao nhiều loại hình mạng khác nhau, đặt khó khăn định cho việc cung cấp quản lý dịch vụ IMS Bên cạnh chức kể trên, muốn vận hành tốt IMS cần phải có chức theo dõi, quản lý sữa lỗi hệ thống Trong môi trường mạng hội tụ, gọi bị rớt, chưa có chế để xác định vị trí diễn lỗi (debugging) II - Cơ sở lý thuyết 2.1 - IMS ? Tìm hiểu IMS IMS, thuật ngữ viết tắt IP Multimedia Subsystem, 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 vơ tuyến băng rộng WLAN, WiMAX IMS tạo điều kiện cho hệ thống mạng khác tương vận (interoperability) với IMS hứa hẹn mang lại nhiều lợi ích cho người dùng lẫn nhà cung cấp dịch vụ Nó tập trung nghiên cứu thu hút quan tâm lớn giới công nghiệp Tuy nhiên IMS gặp phải khó khăn định chưa thật đủ độ chín để thuyết phục nhà cung cấp mạng đầu từ triển khai Kiến trúc IMS cho phức tạp với nhiều thực thể vô số chức khác Bài viết giúp bạn đọc có nhìn tổng quan từ khía cạnh cơng nghệ giải pháp IMS Nó lợi ích khó khăn mà IMS phải đương đầu 2.2 - Đơi nét tiến trình chuẩn hóa IMS IMS định hình phát triển diễn đàn công nghiệp 3G.IP, thành lập năm 1999 Kiến trúc ban đầu IMS xây dựng 3G.IP sau chuẩn hóa 3GPP (3rd Generation Partnership Project) 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 10 ... khai IMS? ??…………………………………………………………………….23 4.4.2 - Kiến trúc triển khai hệ thống IMS VNPT…………………………………………………………23 4.4.3 - Dịch vụ VoIP triển khai IMS? ??……………………………………………………………………25 4.5 - Mô Open IMS. .. phiên Release IMS với kiến trúc IMS chung, hỗ trợ kết nối cố định dịch vụ IPTV 11 2.3 - Kiến trúc IMS Kiến trúc IMS phân thành lớp : lớp ứng dụng, lớp điều khiển (hay gọi lớp IMS hay IMS lõi) lớp... Serving-CSCF, Proxy-CSCF Interogating-CSCF Proxy-CSCF (P-CSCF) proxy SIP Sở dĩ gọi proxy nhận yêu cầu dịch vụ, xử lý nội chuyển tiếp yêu cầu đến phận khác hệ thống IMS Đây điểm kết nối hạ tầng IMS