Giải pháp quản lý mạng trong ims (tt)

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - Nguyễn Trung Kiên GIẢI PHÁP QUẢN LÝ MẠNG TRONG IMS CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT VIỄN THƠNG MÃ SỐ: 60.52.02.08 TĨM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI-NĂM 2014 Luận văn hoàn thành tại: HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG Người hướng dẫn khoa học: TS LÊ NGỌC GIAO Phản biện 1: PGS TS Trần Hồng Quân Phản biện 2: Đặng Đình Quân Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng Vào lúc: 15 giờ, ngày 09 tháng 08 năm 2014 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Thư viện Học viện Công nghệ Bưu Viễn thơng LỜI MỞ ĐẦU Mạng viễn thông hệ – NGN (Next Generation Network) trở thành xu hướng nhiều nước giới lợi ích kinh tế kỹ thuật việc cung cấp dịch vụ đa phương tiện Nhưng từ 3GPP giới thiệu IMS (Phân hệ đa phương tiện IP–IP Multimedia Subsystem) IMS chứng tỏ khả vượt trội so với mơ hình sử dụng Softswitch nhiều mặt, IMS dần trở thành tiêu chuẩn chung để xây dựng mạng NGN ngày IMS kiến trúc mạng tiên tiến làm việc chủ yếu miền gói đa phương tiện nÓ phần kiến trúc mạng hệ cấu thành phát triển tổ chức 3GPP 3GPP2 để hỗ trợ truyền thông đa phương tiện hội tụ thoại, video, audio với liệu hội tụ truy nhập 2G, 3G 4G với mạng không dây 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 thích với nhằm thực nhiệm vụ hội tụ mạng cung cấp dịch vụ đa phương tiện cho khách hàng đầu cuối Trong tương lai, kiến trúc IMS phát triển thay đổi đáng kể Hơn nữa, thiết bị cơng nghệ IMS đề nghị thay đổi Những áp đặt cần thiết cho kiến trúc quản lý linh hoạt có khả phát triển đề nghị IMS tự tiến hóa , với chi phí tối ưu thời gian đưa thị trường Vì nói IMS tương lai mạng hội tụ Chính vậy, luận văn nghiên cứu giải pháp quản lý mạng IMS nhằm tìm hiểu kĩ giải pháp cho vấn đề quản lý mạng IMS Nội dung luận văn bao gồm phần:  Chương I: Giới thiệu tổng quan kiến trúc chức IMS đề cập đến nguyên tắc quán lý IMS nhằm giúp người đọc nắm tổng quan IMS hình dung nội dung luận văn (quản lý IMS) nằm phần cấu trúc chức mạng IMS 2  Chương II: Tìm hiểu sâu chức quản lý IMS, bao gồm chức quản lý quản lý cấu hình, quản lý lỗi, quản lý bảo mật, quản lý chất lượng, quản lý tính cước  Chương III sâu vào nội dung quan trọng quản lý mạng IMS Đó phương pháp quản lý mạng lõi quản lý liệu thuê bao Đây mấu chốt việc hội tụ quản lý mạng IMS Ở chương luận văn trình bày việc xây dựng khuân dạng chung cho quản lý mạng để tạo tiền đề cho vấn đề hội tụ mạng sau Qua ba chương luận văn tìm hiểu nội dung xoay quanh kiến trúc phân hệ IMS Đặc biệt nghiên cứu sâu giải pháp quản lý mạng kiến trúc IMS quản lý mạng lõi quản lý liệu thuê bao 3 CHƯƠNG I: PHÂN HỆ IMS VÀ QUẢN LÝ TRONG IMS 1.1 Giới thiệu tổng quan kiến trúc chức IMS 1.1.1 Khái niệm IMS IMS - thuật ngữ viết tắt IP Multimedia Subsystem, phần kiến trúc mạng hệ cấu thành phát triển tổ chức 3GPP 3GPP2 để hỗ trợ truyền thông đa phương tiện hội tụ thoại, video, audio với liệu hội tụ truy nhập 2G, 3G 4G với mạng không dây 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 nhau, phần mạng xây dựng bổ sung cho mạng nhằm thực nhiệm vụ hội tụ mạng cung cấp dịch vụ đa phương tiện cho khách hàng đầu cuối IMS hỗ trợ nhiều loại hình dịch vụ khác nhau, bao gồm dịch vụ nhắn tin tức thời (Instant Messaging - IM), hội nghị truyền hình (Video Conferencing) Video theo yêu cầu (Video on Demand - VoD) IMS có khả cung cấp chế xác thực chuyển đổi mạng khác cho khách hàng di động Sau đó, tổ chức chuẩn hóa ITU, ETSI chọn IMS làm tảng cho mạng hội tụ 1.1.2 Kiến trúc phân hệ IMS Chúng ta cần ý điều 3GPP khơng chuẩn hóa node IMS mà chức Điều có nghĩa kiến trúc IMS tổ hợp chức gắn kết với thông qua giao tiếp chuẩn hóa Kiến trúc IMS phân thành lớp : lớp dịch vụ (lớp ứng dụng), lớp điều khiển (hay gọi lớp IMS hay IMS lõi) lớp truyền tải (hay lớp người dùng) 4 Hình 1.1 Kiến trúc phân lớp IMS ([1] trang 26) a Lớp dịch vụ bao gồm máy chủ ứng dụng AS (Application Server) máy chủ thuê bao thường trú HSS (Home Subscriber Server) b Lớp điều khiển bao gồm nhiều hệ thống có hệ thống IMS lõi c Lớp truyền tải bao gồm thiết bị người dùng UE (User Equipment), mạng truy nhập kết nối vào mạng lõi IP Hai thực thể chức NASS RACS định nghĩa TISPAN xem thuộc lớp vận tải hay thuộc lớp điều khiển 1.1.2.1 Lớp dịch vụ Lớp dịch vụ bao gồm máy chủ ứng dụng AS (Application Server) máy chủ thuê bao thường trú HSS (Home Subscriber Server) 5 Hình1.2 Các máy chủ ứng dụng IMS ([1] trang 27) Máy chủ ứng dụng (Appication Server - AS) thành phần SIP, thực chức tiếp nhận xử lý dịch vụ Máy chủ quản lý thuê bao th ường trú HSS (Home Subscriber Server) trung tâm lưu trữ cho thơng tin người dùng, phát triển từ HLR (Home Location Register) hệ thống GSM 1.1.2.2 Lớp điều khiển IMS Chức lõi IMS quản lý việc tạo lập phiên liên lạc dịch vụ đa phương tiện Các chức bao gồm: Chức điều khiển phiên gọi (CSCF - Call Session Control Function), Chức điều khiển cổng vào (BGCF), Chức điều khiển cổng truyền thông MGCF, Chức tài nguyên truyền thông MRF 1.1.2.3 Lớp truyền tải Chúng ta xem NASS RACF thành phần thuộc lớp vận tải Vài trò thành phần miêu tả đây: NASS bao gồm: - Cung cấp cách linh hoạt địa IP thơng số cấu hình khác cho UE (sử dụng DHCP) - Nhận thực người dùng trước trình cấp phát địa IP - Cấp phép cho mạng truy nhập dựa hồ sơ mạng - Quản lý định vị người dùng - Hỗ trợ trình di động roaming người dùng 6 RACF bao gồm chức là: chức định sách dịch vụ (S-PDF) chức điều khiển chấp nhận kết nối tài nguyên truy nhập (A-RACF) - S-PDF (Serving Policy Decision Function), yêu cầu ứng dụng, tạo định sách (policy) việc sử dụng luật sách chuyển định tới A-RACF S-DPF cung cấp cách nhìn trừu tượng chức truyền tải với nội dung hay dịch vụ ứng dụng Bằng cách sử dụng SDPF, việc xử lý tài nguyên trở nên độc lập với việc xử lý dịch vụ - A-RACF (Access Resource and admission Control Function) nhận yêu cầu tài nguyên QoS từ S-PDF A-RACF sử dụng thông tin QoS nhận từ S-PDF để định chấp nhận hay không chấp nhận kết nối A-RACF thực chức đặt trước tài nguyên điều khiển thực thể NAT/Firewall 1.2 Quá trình phát triển kiến trúc IMS IMS Dự án hợp tác viễn thông hệ thứ (3GPP – 3rd Generation Partnership Project) giới thiệu phiên thứ (Release 5) vào tháng 3/2002 với tính xử lý gọi IMS mô tả cấu trúc chuẩn hóa truy nhập khơng giới hạn IP, có khả thích ứng với mạng thoại, số liệu di động Cùng với 3GPP, năm 2002 3GPP2 đưa chuẩn hóa IMS riêng Đầu năm 2004, 3GPP tiếp tục chuẩn hóa IMS với Release Phiên tập trung sửa chữa thiếu sót Release (tính cước, quản lý chất lượng dịch vụ) bổ sung số đặc tính (hỗ trợ truy nhập từ mạng khác nhau) Release hoàn thành vào tháng 3/2005 Release 3GPP chuẩn hóa theo pha hoàn thiện vào khoảng tháng – 9/2007 hỗ trợ cho truy nhập với mạng băng rộng cố định Tháng 6/2007, ETSI TISPAN kết hợp với 3GPP để tiếp tục chuẩn hóa xây dụng cấu trúc mạng IMS chung nhằm hỗ trợ kết nối cố định dịch vụ IPTV Cấu trúc chuẩn hóa phiên Release Hiện phiên tiếp tục hoàn thiện 7 Song song với đầu năm 2008 phiên Release bắt đầu chuẩn hóa với số tính như: Giải pháp cho dịch vụ thoại video miền chuyển mạch kênh (CS – Circuit Switch), tính hỗ trợ di động WiMAX - LTE, WiMAX – UMTS 1.3 Nguyên tắc quản lý IMS Giải pháp quản lý cho IMS việc trì hoạt động mạng lưới trung tâm lõi (OMC-CN), phận quản lý tên miền cho thiết bị mạng lĩnh vực mạng IMS Ở mức độ rộng, giải pháp quản lý cho IMS cung cấp hỗ trợ cho đầy đủ chức quản lý lỗi truyền thống, cấu hình, tính cước, hiệu suất bảo mật 8 CHƯƠNG II: CÁC CHỨC NĂNG QUẢN LÝ MẠNG TRONG IMS 2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến kiến trúc quản lý Qua thời gian kiến trúc IMS phát triển thay đổi đáng kể, Hơn nữa, thiết bị cơng nghệ IMS đề nghị thay đổi Do cần thiết cho kiến trúc quản lý linh hoạt có khả phát triển đề nghị IMS tự tiến hóa , với chi phí tối ưu thời gian ngắn để đưa thị trường - Đầu tiên yếu tố thêm vào theo thời gian Một số yếu tố thiết kế sản xuất Lucent, yếu tố khác cung cấp đối tác bên thứ ba mà Lucent thành lập mối tương quan chiến lược - Hình thức thứ hai tiến hóa thay phần tử kiến trúc IMS Có số yếu tố thúc đẩy thay vậy, mong muốn làm giảm giá thành, tới mục tiêu thị trường cụ thể 2.2 Các chức quản lý IMS Vai trò OMC-CN để tổng hợp phối hợp chức quản lý Các chức quản lý gồm có: Quản lý lỗi, quản lý cấu hình, quản lý hiệu suất, quản lý tính cước 2.2.1 Quản lý lỗi Mục tiêu OMC-CN quản lý lỗi tập hợp báo hiệu vào danh sách báo hiệu Các OMC-CN phải tổng hợp báo hiệu từ tất thành phần miền quản lý vào danh sách mà truy vấn từ người quản lý Một người dùng giao diện cảnh báo OMC-CN có khả kiểm sốt thao tác cảnh báo OMC-CN Chức có sẵn cho để thao tác cảnh báo bao gồm thừa nhận, hợp nhất, xem thông tin, lịch sử xem, thích, hướng dẫn xóa, in ấn, lưu trữ 2.2.2 Quản lý cấu hình Cả hai loại chức quản lý cấu hình (thiết bị kỹ thuật kích hoạt thuê bao) hỗ trợ OMC-CN Kích hoạt thuê bao hỗ trợ thủ công giao diện hệ điều hành 9 2.2.3 Quản lý hiệu suất Mỗi phần tử trì lượng liệu hiệu suất tương ứng với tài nguyên sử dụng, sở sử dụng, ứng dụng cụ OMC-CN lấy sở định kỳ Nếu cần thiết, OMC-CN chuyển hóa liệu sang định dạng phổ biến (ví dụ, liệu hiệu suất chuẩn hóa vào tập tin định dạng XML ) Các OMC-CN có khả thu thập liệu hiệu suất từ phần tử mạng IMS Nó nhận liệu từ phần tử báo cáo hiệu suất 2.2.4 Quản lý tính cước Quản lý tính cước liên quan đến việc tạo ghi chi tiết gọi (CDR), tạo trình gọi bình thường dịch vụ Phần tử IMS gọi giao diện lập trình ứng dụng (API) cung cấp CCF, thực sản phẩm MiLife SurePay Các API có sẵn phép dịch vụ bên thứ ba cung cấp dịch vụ phát triển để tạo CDR theo cách tương tự phần tử mạng lõi IMS 2.2.5 Quản lý bảo mật An ninh IMS mạng liên quan đến số khả khác nhau, bao gồm xác thực, tính tồn vẹn, riêng tư, kiểm sốt truy cập, chống chối bỏ, sẵn có Thực (và quyền tương ứng) chức phân phối qua phần tử mạng khác Các OMC-CN phần tử đóng vai trị việc quản lý an ninh cho mạng IMS 2.3 Vấn đề hội tụ quản lý IMS Việc xây dựng khuân dạng quản lý phần tử Lucent (EMF) củng cố phát triển OMCCN, giải pháp quản lý miền IMS Những lý cho việc sử dụng EMF cho OMC-CN để giảm chi phí phát triển giảm thời gian để đưa thị trường Như việc xây dựng khuân dạng chung cho phần tử mạng giúp cho thiết bị mạng dễ dàng trao đổi với nhau, giúp ích cho việc hội tụ mạng 10 CHƯƠNG III: GIẢI PHÁP QUẢN LÝ MẠNG TRONG IMS 3.1 Hệ thống quản lý tích hợp hội tụ EMF Những lý cho việc sử dụng EMF cho OMC-CN để giảm chi phí phát triển giảm thời gian để đưa thị trường Một lý khác cho việc sử dụng EMF cho OMC-CN tối đa hóa liên kết thống với EMSs khác danh mục đầu tư Lucent, bao gồm việc tạo giao diện người dùng thông thường tảng phần cứng phổ biến sử dụng thông thường Điều đặc biệt quan trọng OMC-CN bao gồm thành phần mạng khác cách quản lý EMSs khác 3.1.1 EMF cho phép hội tụ tích hợp hệ thống quản lý Để giảm chi phí mua thiết bị, sở hữu vận hành, khách hàng yêu cầu hệ thống quản lý hội tụ tích hợp Hội tụ hệ thống quản lý tích hợp, khơng giới hạn, như: - Giao diện người dùng thông thường nhìn-và-cảm giác - Thống phần cứng, hệ điều hành, COTS (ví dụ, sở liệu giao thức xếp chồng) - Tiêu chuẩn chung (ví dụ, X.731/733 cho cảnh báo / trạng thái 3GPP/3GPP2 cho hoạt động hỗ trợ giao diện hệ thống) 3.1.2 Tích hợp CMC-CN với hệ thống quản lý khác Các OMC-U tích hợp với OMC-chuyển mạch gói (OMC-PS), quản lý miền cho miền chuyển mạch gói lõi mạng (ví dụ, dịch vụ GPRS nút hỗ trợ [SGSN] chức tính phí [CGF]) Sản phẩm tích hợp gọi OMC-UTRAN PS (OMC-UPS) Tích hợp OMC-U OMC-PS tạo điều kiện thực tế hai hệ thống quản lý phát triển dựa EMF Mục tiêu OMC-UMTS để hỗ trợ quản lý khu vực hoá tất IMS thiết bị truy cập hệ thứ ba (3G) từ hệ thống, triển khai tảng hiệu lớn đơn với thuộc tính bổ sung 3.1.3 Triển khai OMC-CN Triển khai OMC-CN mạng khơng dây: 11 Một số nhà khai thác địi hỏi tích hợp OMCS riêng biệt thành hệ thống tích hợp (ví dụ, OMC-UMTS, mơ tả trên) để RAN, mạng gói, MSC giám sát hệ thống quản lý Để thực điều này, OMC-H, OMC-CN, OMC-U, OMC-PS cuối tích hợp phân phối khu vực Triển khai OMC-CN mạng dây: Các hãng dùng mạng dây yêu cầu hệ thống kế thừa hệ thống quản lý mạng sẵn sàng cho VoIP Ban đầu, tách biệt OMC-H cho SDHLR / HSS yêu cầu hai giao diện để giám sát báo động thu thập liệu hiệu suất OSs Trong khách hang khơng có nhu cầu cho máy chủ thứ hai Vấn đề giải cách kết hợp OMC-H OMC-CN vào EMS tích hợp 3.2 Quản lý liệu thuê bao IMS 3.2.1 Giới thiệu Dịch vụ truyền thông hệ phát triển định hướng thông tin thuê bao ngày phong phú Mạng không dây phát triển tới mức thông tin thuê bao nằm nhiều phần tử khác Hội tụ với Internet làm tăng thêm đáng kể thơng tin cá nhân quản lý, chẳng hạn diện, lịch, sổ địa chỉ, danh sách bạn bè, hình ảnh, video Điều đòi hỏi giải pháp quản lý tối ưu Phần mềm Lucent DataGrid cung cấp khả tích hợp liệu viễn thơng nhắm tới, ứng dụng sử dụng nguyên lý "điểm truy cập nhất" để có thơng tin người dùng bên nhà cung cấp dịch vụ mạng 3.2.2 Vấn đề thuê bao liệu Nhiều nguồn liệu mạng lưu trữ liệu liên quan đến thuê bao Dữ liệu truy cập thành phần mạng viễn thông, dịch vụ thuê bao mới, ứng dụng 12 Hình 3.3: Kiến trúc vật lý liệu người dung ([4] trang 3) Kiến trúc thường yêu cầu người tiêu dùng liệu để giao tiếp với nút lưu trữ liệu Khi số lượng ứng dụng phát triển, điều dẫn đén nhiều kết nối trở nên tải cho ứng dụng, làm phức tạp chăm sóc khách hàng, rào cản triển khai nhanh chóng dịch vụ Các giải pháp Lucent DataGrid cung cấp điểm truy cập để điều hành mạng liệu sử dụng giao thức sở liệu cho ứng dụng, lược bỏ phức tạp liệu từ ứng dụng 3.2.3 Giải pháp Lucent DataGrid Lucent DataGrid giải pháp cung cấp ứng dụng cơng tác phí với tầm nhìn chung điểm truy cập để liệu thuê bao liên quan đến Các giao diện ứng dụng cho Lucent DataGrid sử dụng giao thức hỗ chuyển thực truy vấn cập 13 nhật lược đồ thống Các Lucent DataGrid sau thực hoạt động sở liệu thích hợp nguồn liệu Với lược đồ thống xây dựng cho tất liệu thuê bao, phục vụ truy vấn cập nhật từ ứng dụng thông qua nút Lucent DataGrid sử dụng giao thức thay thơng qua nhiều nguồn liệu sử dụng nhiều giao thức Hình 3.4: Cấu trúc Lucent Datagird ([4] trang 6) Các ứng dụng khách hàng xem Lucent DataGrid kho lưu trữ liệu Tuy nhiên, Lucent DataGrid không cần phải lưu trữ liệu Điều cung cấp lợi việc cho phép: - Nhiều giao thức truy cập liệu ứng dụng sở liệu, 14 - Tính linh hoạt lược đồ xác định lại thông qua định nghĩa hiển thị - Duy ứng dụng đặc biệt hiển thị cho nguồn liệu 3.2.4 Quản lý liệu Lucent DataGrid Lucent DataGrid tảng có khả mở rộng độ tin cậy cao, giữ số lượng lớn thông tin viễn thông quan trọng với yêu cầu nghiêm ngặt lưu lượng thời gian đáp ứng Các Lucent DataGrid hoạt động máy chủ liệu từ phần tử mạng Các Lucent DataGrid cung cấp quyền truy cập vào liệu nhiều cách khác nhau, hai cách sử dụng hiển thị liệu lưu trữ phần tử liệu bên cách lưu trữ bên Một node DataGrid Lucent chấp nhận phục vụ hai yêu cầu truy vấn / cập nhật xuất / đăng ký kiện 15 Hình 3.7: Kiến trúc node Lucent datagird ([4] trang 11) 16 Các chức bao gồm: - Quản lý siêu liệu; có chức sở kiến thức Lucent DataGrid mô tả làm để tạo đồ từ hiển thị DataGrid Lucent khác liệu vào nguồn liệu thực tế - Kiểm soát truy cập, cho phép xác thực ủy quyền ứng dụng khách hàng Điều hạn chế ứng dụng thiết lập hiển thị liệu hoạt động sở liệu cho phép hiển thị ngược lại - Chuyển đổi giao thức, chuyển đổi qua lại mơ hình bên ngồi, chẳng hạn LDAP liên quan khác, định dạng nội bộ, cho truy vấn liệu (ví dụ, kết truy vấn) - Proxy trung gian, khái niệm dịch vụ trung gian proxy ứng dụng nguồn liệu cung cấp ba yếu tố chức năng:  Bộ xử lý truy vấn, có truy vấn từ ứng dụng phân tách chúng thành truy vấn riêng lẻ nguồn liệu  Cập nhật xử lý, có thơng tin cập nhật từ ứng dụng chuyển chúng vào cập nhật nguồn liệu  Xử lý kiện, chuyển đổi gây nên mức độ thấp / kiện nguồn liệu vào kiện thích hợp mức ứng dụng - Danh mục máy chủ, cung cấp vị trí mục liệu cụ thể cho thuê bao liệu phân chia nhiều nút sở liệu vật lý  ... lý quản lý cấu hình, quản lý lỗi, quản lý bảo mật, quản lý chất lượng, quản lý tính cước  Chương III sâu vào nội dung quan trọng quản lý mạng IMS Đó phương pháp quản lý mạng lõi quản lý liệu... IMS Đặc biệt nghiên cứu sâu giải pháp quản lý mạng kiến trúc IMS quản lý mạng lõi quản lý liệu thuê bao 3 CHƯƠNG I: PHÂN HỆ IMS VÀ QUẢN LÝ TRONG IMS 1.1 Giới thiệu tổng quan kiến trúc chức IMS. .. quán lý IMS nhằm giúp người đọc nắm tổng quan IMS hình dung nội dung luận văn (quản lý IMS) nằm phần cấu trúc chức mạng IMS 2  Chương II: Tìm hiểu sâu chức quản lý IMS, bao gồm chức quản lý quản