Nghiên cứu kiến trúc ứng dụng ims và giải pháp triển khai ims tại vnpt

1 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP - NGUYỄN ĐÌNH THU NGHIÊN CỨU KIẾN TRÚC, ỨNG DỤNG IMS VÀ GIẢI PHÁP TRIỂN KHAI IMS TẠI VNPT Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Thái Nguyên - 2013 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn MỞ ĐẦU Việt Nam nước có tốc độ phát triển nhanh viễn thơng có sách cởi mở nhà nước lĩnh vực này, việc kéo theo phát triển nhanh chóng sở hạ tầng mạng Các nhà khai thác mạng Việt Nam liên tiếp đời tham gia vào thị trường với trang bị đại tạo môi trường cạnh tranh sôi động điều mang lại nhiều lợi ích cho người dùng Sự 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 công 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 IMS kiến trúc thiết kế nhằm mục đích chuyển tiếp dịch vụ đa phương tiện qua mạng di động IP, sử dụng loại giao thức chuẩn cho dịch vụ di động IP cố định IMS ban đầu 3GPP (tổ chức chuẩn hố cơng nghệ mạng thơng tin di động tế bào) định nghĩa phiên thiết kế riêng cho mạng di động để triển khai ứng dụng IP mạng di động 3G Tuy nhiên, ngày phiên IMS định nghĩa độc lập với phần truy nhập khơng cịn giới hạn phạm vi mạng di động IMS lựa chọn tối ưu cho việc cung cấp dịch vụ hội tụ đa phương tiện, cho phép cung cấp dịch vụ IP mạng di động cố định với QoS đảm bảo Tại Việt Nam, VNPT doanh nghiệp cung cấp dịch vụ mạng NGN nhận thấy nhu cầu phát triển công nghệ hội tụ mạng cố định di động hạ tầng mạng thống cần thiết Xu hướng hội tụ hình thành bắt đầu thực thực tế, chuyển hóa mơ hình kinh doanh mạng Viễn thông diễn Nhiều nhà khai thác lớn Việt Nam có lượng lớn khách hàng truyền thống sở Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn hữu mạng truy nhập khác nhau, để cạnh tranh họ mong muốn cung cấp nhiều dịch vụ cho khác hàng Môi trường truyền thông đa dịch vụ mong muốn nhà cung cấp dịch vụ nhằm cung cấp cho khách hàng dịch vụ phong phú tiên tiến Hiện nay, hội tụ chuyển mạch kênh chuyển mạch gói hội tụ cố định với di động tiền đề thúc đẩy cho phát triển nhanh chóng cơng nghệ/giải pháp có tính tích hợp cao điển hình giải pháp điều khiển IMS có khả hỗ trợ điều khiển chung cho loại hình dịch vụ liên kết nhà cung cấp nội dung tạo nên đa dạng phong phú dịch vụ gia tăng mạng viễn thông Các nhà khai thác viễn thông lớn Việt Nam VNPT, Vietel bước triển khai cơng nghệ vào mạng Vậy, Tập đồn Bưu viễn thơng Việt Nam việc lựa chọn lộ trình nào, sử dụng giải pháp hãng thực quan tâm Với mục đích tìm hiểu, nghiên cứu phân hệ đa phương tiện IP mạng NGN giải pháp kỹ thuật hãng viễn thông giới, qua đánh giá đề xuất phương án kỹ thuật triển khai phân hệ đa phương tiện IP cho mạng viễn thông VNPT Tác giả thực luận văn có tựa đề “Nghiên cứu kiến trúc, ứng dụng IMS giải pháp triển khai IMS VNPT” Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn CHƯƠNG NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC IMS 1.1 TỔNG QUAN 1.1.1 ĐỊNH NGHĨA IMS IMS (Internet Protocol Mutimedia Subsystem) thuật ngữ: Phân hệ đa phương tiện giao thức Internet Các mạng di động cố định có phát triển to lớn vòng 20 năm qua Đối với mạng di động, hệ thống hệ (1G) giới thiệu vào năm 1980 Các mạng hệ cung cấp dịch vụ cho thuê bao, chủ yếu dựa dịch vụ thoại dịch vụ liên quan đến thoại Sang hệ thứ (2G), vào năm 1990, mạng di động cung cấp số dịch vụ liệu dịch vụ bổ sung khác, phức tạp cho thuê bao Thế hệ thứ (3G) nay, cho phép truyền liệu với tốc độ cao nhiều, cung cấp dịch vụ đa phương tiện cho thuê bao Đối với mạng cố định, mạng PSTN ISDN chủ yếu cung cấp dịch vụ thoại dịch vụ truyền hình Những năm gần đây, việc bùng nổ thuê bao nhu cầu sử dụng Internet Người dùng sử dụng đường truyền Internet ngày cao, ví dụ dùng ADSL Kết nối Internet cho phép người dùng sử dụng dịch vụ trao đổi theo thời gian thực: chat, trò chơi trực tiếp, VoIP Hiện nay, xu hướng hội tụ mạng di động cố định, cộng với bùng nổ đầu cuối di động Các thiết bị tích hợp sẵn nhiều tài nguyên cho ứng dụng Các đầu cuối có ứng dụng ln kết nối mạng Đó phát triển khả cung cấp ứng dụng Các ứng dụng khơng cịn tồn riêng biệt thực thể có giao diện trao đổi thơng tin với người dùng mà cịn có trao đổi thông tin ngang hàng (peer-to-peer) với thực thể khác, ví dụ: chia sẻ duyệt web Do đó, khái niệm ứng dụng cần định nghĩa lại Ứng dụng thiết bị khơng cịn việc cung cấp giao diện quay phím thực gọi cho người dùng Khả kết nối định nghĩa lại khả thiết lập kết nối ngang hàng dựa thiết bị hỗ trợ giao thức IP Đây yếu tố cho việc hợp đầu cuối di động đầu cuối cố định nói riêng, hợp di động Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn cố định nói chung Để ứng dụng giao thức IP trao đổi với nhau, cần có chế thích hợp Mạng thoại cung cấp chế hạn chế Muốn thiết lập phiên kết nối ngang hàng, mạng thiết lập kết nối ad-hoc hai đầu cuối thông qua mạng IP Hạn chế kết nối IP đáp ứng với môi trường nhà cung cấp dịch vụ Internet, hệ thống đóng; trao đổi nhà cung cấp dịch vụ hạn chế Do đó, cần hệ thống mang tính toàn cầu, hệ thống IMS IMS cho phép ứng dụng chạy đầu cuối hỗ trợ giao thức IP dễ dàng thiết lập kết nối ngang hàng điểm - điểm, kết nối điểm - nhà cung cấp nội dung (peer-to-content) Khái niệm IMS định nghĩa sau: “IMS kiến trúc toàn cầu, độc lập với truy nhập; điều khiển dịch vụ kết nối dựa giao thức IP Kiến trúc cho phép cung cấp nhiều loại dịch vụ đa phƣơng tiện tới ngƣời dùng thông qua giao thức thông dụng Internet ” Khả kết hợp tính di động mạng IP định tới thành công dịch vụ tương lai Hình 1.1 thể khả điều khiển dịch vụ, kết nối IP kiến trúc IMS, không phụ thuộc vào mạng truy nhập IMS cơng nghệ để thực hóa thống mạng truy nhập Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Hình 0.1 Kiến trúc IMS hỗ trợ hội tụ di động cố định 1.1.2 TIẾN TRÌNH CHUẨN HOÁ 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 Về 3GPP IMS 3GPP2 giống nhiên chúng có vài khác biệt giải pháp tính cước hay hỗ trợ phiên IP 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 hồn thành vào tháng 3/2005 Những kết chuẩn hóa IMS Release 3GPP ETSI TISPAN sử dụng để thực chuẩn hóa phiên NGN R1 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Đây coi khởi đầu cho hội tụ cố định - di động IMS 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 dựng 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 Đầu năm 2008 phiên Release bắt đầu chuẩn hóa với số tính như: Giải pháp cho dịch vụ thoại video miền chuyển mạch kênh, tính hỗ trợ di động WiMAX - LTE, WiMAX – UMTS Ngoài 02 tổ chức chuẩn hóa trên, Liên minh Di động mở OMA (Open Mobile Alliance) đóng vai trị quan trọng tiến trình phát triển dịch vụ IMS Tuy nhiên, 3GPP 3GPP2 tiếp tục phát triển chuẩn hóa kiến trúc lõi IMS, xây dựng dịch vụ IMS thoại, video dịch vụ hội nghị, OMA tập trung phát triển sáng tạo, thiết kế nhiều ứng dụng dịch vụ khác đỉnh kiến trúc IMS 1.1.3 LỢI ÍCH CỦA 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 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 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 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 thông 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 IMS hứa hẹn mang đến nhiều dịch vụ đa phương tiện, 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 thơng 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 Như 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 IMS chuẩn dựa mạng viễn thơng tồn IP mà sử dụng mạng có dây không dây với đa dạng dịch vụ đa phương tiện bao gồm: audio, video, văn liệu Các dịch vụ dựa IMS phân chia thành ba loại sau: • Dịch vụ Non real time dịch vụ tin nhắn đa phương tiện phân phối nội dung đa phương tiện • Dịch vụ Near real time ví dụ Push to talk qua mạng thông tin di động tế bào dịch vụ chơi Game • Dịch vụ Real time thoại, audio/video, hội nghị dựa chuyển Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn mạch gói 1.1.4 ĐỘNG LỰC TRIỂN KHAI NGN-IMS Đứng từ viễn cảnh công nghệ, NGN dựa kiến trúc Với mạng chuyển mạch gói cho phép tách biệt tầng truyền tải tầng điều khiển Mạng truyền tải dựa công nghệ IP, với khả hỗ trợ cho tất loại dịch vụ, sử dụng công nghệ MPLS để đảm bảo chất lượng dịch vụ Mạng truy nhập NGN mạng truy nhập băng rộng hỗ trợ truy nhập dịch vụ thoại, liệu nhiều dịch vụ khác Truy nhập băng rộng sử dụng thơng qua hệ thống truy nhập cố định DSL, cáp quang hay truy nhập vô tuyến băng thông rộng Tại tầng dịch vụ, kiến trúc mạng NGN cho phép thuê bao truy nhập tới dịch vụ thơng qua mạng thuê bao hay nhà cung cấp dịch vụ Hơn nữa, NGN giới thiệu phương thức truy nhập dịch vụ thông qua mạng truy nhập hay thiết bị nhờ chuyển vùng mạng di động Các doanh nghiệp kinh doanh dịch vụ viễn thông nên tập trung đầu tư xây dựng kiến trúc mạng NGN nhằm : a) Đầu tư vào NGN để tiết kiệm chi phí Đối với kiến trúc mạng truyền thống PSTN/ISDN đòi hỏi hạ tầng mạng riêng từ truy nhập đến điều khiển, hệ thống quản lý/tính cước độc lập Như hạ tầng mạng bao gồm nhiều chủng loại thiết bị, dẫn đến chi phí vận hành bảo dưỡng, hệ thống hoạt động không hiệu Nếu xây dựng hạ tầng mạng NGN – IP hóa hồn tồn giảm số chủng loại thiết bị- tiết kiệm chi phí vận hành bảo dưỡng, thiết bị nhiều tính Như chi phí cho tồn hệ thống giảm b) Đầu tư để tăng doanh thu thông qua việc cung cấp dịch vụ Kiến trúc NGN-IMS cho phép triển khai loạt dịch vụ thay doanh thu từ dịch vụ thoại Dịch vụ thoại truyền qua hệ thống VoIP, kết hợp với hình ảnh, hội thảo truyền hình với chất lượng cao đáp ứng nhu cầu khách hàng Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 10 Chức đa truy nhập vốn có kiến trúc IMS Nếu điều mở rộng với điều khiển việc nhận biết truy nhập logic dịch vụ cho dịch vụ đa phương tiện, IMS cung cấp cách cho nhà khai thác di động cố định cuối phân phối nghĩa hội tụ cố định - di động Điều cho phép dịch vụ phân phối thích ứng với đặc tính khả thiết bị lựa chọn phương thức truy nhập mạng Việc triển khai NGN-IMS mở rộng khả cung cấp dịch vụ cho nhiều khách hàng mà không bị giới hạn công nghệ truy nhập, địa lý Khách hàng thành phố lớn cung cấp hệ thống truy nhập với băng thông lớn, đa dạng công nghệ truy nhập Thực mục tiêu “truy nhập nơi” hội tụ di động – cố định 1.2 CÁC YÊU CẦU KỸ THUẬT TRONG HỆ THỐNG MẠNG Có thể thấy mục tiêu xây dựng mạng IMS nhằm: Tổ hợp xu hướng công nghệ nhất; Hiện thực Internet di động; Tạo sở hạ tầng chung để triển khai nhiều dịch vụ đa phương tiên; Tạo chế tăng lợi nhuận nhờ việc bổ sung dịch vụ mạng di động Để đạt mục tiêu 3GPP đưa yêu cầu cho mạng lõi IMS sau: Hỗ trợ thiết lập phiên đa phương tiện IP; Hỗ trợ chế thoả thuận chất lượng dịch vụ QoS; Hỗ trợ tính liên mạng với mạng Internet mạng chuyển mạch kênh; Hỗ trợ chuyển vùng (roaming); Hỗ trợ điều khiển dịch vụ phân phối đến khách hàng; Hỗ trợ nhanh chóng khởi tạo dịch vụ mà khơng yêu cầu phải hợp chuẩn 1.2.1 THIẾT LẬP CÁC PHIÊN ĐA PHƢƠNG TIỆN IP IMS phân phát nhiều dịch vụ có dịch vụ truyền thơng audio video Yêu cầu cần thiết để IMS hỗ trợ cung cấp phiên đa phương tiện mạng chuyển mạch gói Các truyền thơng đa phương tiện trước 3GPP chuẩn hóa phiên trước, nhiên có thiên hướng cho mạng chuyển mạch kênh dành cho mạng chuyển mạch gói Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 55 Hình 3.8 Các thành phần lõi mạng IMS@vantage Nokia-Siemens 3.3.6 GIẢI PHÁP CỦA NORTEL Theo quan điểm Nortel, vấn đề dẫn đến nhu cầu xây dựng hệ thống mạng IMS do: nay, mạng mạng riêng rẽ mạng cung cấp dịch vụ độc lập; ứng dụng mạng sử dụng mạng khác; việc phát triển ứng dụng mạng dẫn đến phải đầu tư trùng lặp Mạng tương lai IMS cho phép hội tụ ứng dụng, dịch vụ Các ứng dụng phát triển lần, thuê bao dễ dàng sử dụng ứng dụng, dịch vụ mạng khác Một hạ tầng mạng trung tập trung lưu lượng nhiều dạng truy nhập khác IMS cho phép cung cấp “ ứng dụng nào” cho nhiều loại thiết bị đầu cuối (di động, cố định) Hội tụ ứng dụng, dịch vụ thiết bị Cấu trúc mạng có ba lớp bản: - Lớp ứng dụng; - Lớp truyền tải, truy nhập; - Lớp thiết bị đầu cuối thuê bao Theo Nortel, có ba dạng nhóm nhà khai thác với cách tiếp cận IMS khác nhau:  Nhóm nhà khai thác loại 1: nhà khai thác lựa chọn triển khai thể IMS giai đoạn từ 2004-2006 Đối với nhà khai thác này, Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 56 định lựa chọn Vendor cung cấp thiết bị dựa phân hệ truy nhập vơ tuyến lớp điều khiển IMS Trong nhóm nhà khai thác này, phần lớn thử nghiệm IMS không triển khai thực tế Chẳng hạn nhà khai thác Anh, Tây Ban Nha Đức… Một số nhà khai thác thuộc nhóm triển khai IMS; chủ yếu tập trung vào vài dịch vụ điển hình như: PTT chia sẻ video (Ví dụ trường hợp nhà khai thác Telecom Italia Mobile) Một số nhà khai thác thay đổi Vendor đặt thêm số yêu cầu việc triển khai hệ thống Nguyên nhân khiến họ có định thực tế thời điểm công nghệ liên quan đến hệ thống IMS chưa thực chín muồi Trên thực tế, phải cần từ 3÷5 năm việc chuẩn hố IMS hoàn tất Các nhà khai thác thuộc nhóm phần lớn nhà khai thác di động có số nhà khai thác cố định Cũng khoảng thời gian này, nhà khai thác di động đầu tư nhiều tiền cho việc cấp phép phổ tần 3G Việc sử dụng thực tế mạng 3G phần lớn để đáp ứng dịch vụ thoại nhắn tin Như vậy, giai đoạn nhà khai thác không thành công việc triển khai IMS  Nhóm nhà khai thác loại 2: Nhóm nhà khai thác lựa chọn triển khai IMS thời điểm (2008) Xuất phát từ nhu cầu kinh doanh (muốn giữ khách hàng, chuẩn bị FMC), nhà khai thác thường xem xét nhiều đến lớp ứng dụng Họ triển khai IMS xuất phát từ quan điểm dịch vụ Triển khai dịch vụ có tiềm mang lại lợi nhuận cao cho nhà khai thác Những dịch vụ phù hợp với xu hướng phát triển cơng nghệ; tạo thói quen cho người sử dụng dịch vụ Đặc biệt dịch vụ hội tụ cố định di động (FMC) cho thị trường khách hàng doanh nghiệp hộ gia đình Họ đặt mục tiêu phát triển dịch vụ VOIP Các nhà khai thác nhóm có số nhà khai thác Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 57 thuộc nhóm chuyển sang Trong thành phần bao gồm: Các nhà khai thác mạng cố định, di động, di động lẫn cố định nhà khai thác hạ tầng cáp (Ví dụ: truyền hình cáp…)  Nhóm nhà khai thác loại 3: Các nhà khai thác lựa chọn hướng phát triển mạng NGN (chuyển mạch mềm -SoftSwitch) Họ lựa chọn Vendors cung cấp thiết bị NGN Thơng thường, nhà khai thác thuộc nhóm nhà khai thác có kế hoạch tiếp tục phát triển thuê bao phát triển tảng cung cấp dịch vụ Họ xem xét việc triển khai VOIP để giảm giá thành cung cấp dịch vụ thoại Các nhà khai thác thuộc nhóm bao gồm: MVNO (các nhà cung cấp dịch vụ di động khơng có hạ tầng mạng) Ở Việt Nam, theo Nortel nhu cầu dịch vụ thoại Việt Nam cao Đối với nước phát triển, nhu cầu khách hàng dịch vụ băng rộng chưa cao Do vậy, nhà khai thác khu vực nên tập trung vào giải pháp nhằm đáp ứng nhu cầu dịch vụ thoại Lựa chọn phát triển theo cấu trúc NGN (SoftSwitch) hoàn toàn hợp lý Những nhà khai thác thuộc nhóm khơng vội vàng triển khai IMS thời điểm thực tế IMS Ecosystem (hệ thống cung cấp giải pháp tổng thể từ thiết bị mạng, thiết bị đầu cuối môi trường dịch vụ) chưa thực chín muồi Họ khơng triển khai, đầu tư vào hệ thống tương lai (khoảng ÷ năm nữa) mà đầu tư vào thiết bị có khả hỗ trợ IMS (IMS ready equipment) VNPT nhà khai thác thuộc nhóm thứ này: có mạng TDMA cũ giới thiệu số dịch vụ VOIP Chính vậy, theo Nortel lựa chọn giải pháp triển khai SoftSwitch với khả nâng cấp lên IMS thời điểm hoàn toàn hợp lý Cấu trúc hệ thống IMS Nortel đề xuất thể hình vẽ 3.9: Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 58 Hình 3.9 Cấu trúc IMS Nortel Cấu trúc dựa phần tử chức điều khiển gọi CSC1000 (thực chức S-CSCF, P-CSCF I-CSCF), hệ thống sở liệu thuê bao HSS1000 đặc biệt máy chủ ứng dụng AS5200 Hình 3.10 Chế độ hoạt động AS5200 Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 59 Máy chủ ứng dụng SIP AS5200 Nortel bao gồm phần tử phần cứng phần mềm hỗ trợ đầy đủ nhóm dịch vụ đa phương tiện SIP Các dịch vụ cung cấp kênh khác với giải pháp IMS chuẩn hóa 3GPP AS5200 hỗ trợ hai chế độ làm việc: Chế độ làm việc độc lập (Standalone-mode) chế độ làm việc IMS (IMS-mode) Trong chế độ làm việc độc lập, AS5200 hoạt động tảng cung cấp dịch vụ tích hợp tất tính cung cấp dịch vụ Ở chế độ này, AS5200 chịu trách nhiệm đăng ký thuê bao cung cấp thông tin hiển thị, cung cấp tất dịch vụ đa phương tiện hỗ trợ yêu cầu định tuyến tới bên kết cuối (nếu cần) Trong chế độ IMS, AS5200 sử dụng làm Máy chủ ứng dụng hệ thống mạng triển khai IMS Lúc này, chức cung cấp thông tin hiển thị định tuyến hỗ trợ phần tử lõi khác mạng IMS Ở chế độ này, AS5200 chịu trách nhiệm cung cấp dịch vụ đa phương tiện cho th bao IMS AS5200 cấu hình để hỗ trợ hai chế độ làm việc (chế độ độc lập chế độ IMS) lúc, sử dụng instance phần mềm quản lý phiên tương ứng cho chế độ Các phần tử OA&M (Quản lý hệ thống, quản lý lỗi hiệu năng, quản lý tính cước, quản lý giám sát) chia sẻ chế độ quản lý phiên, nhiên quản lý tài nguyên phạm vi quản lý phiên phụ thuộc vào chế độ hoạt động Về mảng dịch vụ, Nortel khuyến nghị cung cấp đa dạng dịch vụ số liệu đa phương tiện nhằm thỏa mãn nhu cầu khách hàng Trong khuyến nghị mình, Nortel nhấn mạnh đến việc sử dụng dịch vụ VCC (chuyển giao gọi Wifi mạng di động, tính IMS 3GPP Release 7) đem lại lợi cạnh tranh cho nhà khai thác điều kiện cạnh tranh giá dịch vụ thoại (khi mà hạ giá thành cung cấp dịch vụ thoại việc triển khai VCC đem lại lợi cho nhà khai thác) Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 60 3.4 ĐÁNH GIÁ GIẢI PHÁP, LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN TRIỂN KHAI IMS TẠI VNPT Nhìn chung, hãng có sản phẩm, thiết bị giải pháp cụ thể Các hãng giới thiệu dịch vụ cung cấp hỗ trợ chưa phân tích lộ trình triển khai dịch vụ theo giai đoạn Trong số giải pháp hãng, giải pháp IMS Alcatel – Luccent Nokia – Siemens gắn với giải pháp NGN tổng thể dựa TISPAN với mục tiêu tạo hệ thống có khả hội tụ cố định di động Huawei Nortel khuyến nghị không nên triển khai cấu trúc IMS mà bắt đầu cung cấp dịch vụ băng rộng với Softswitch Các hãng có giải pháp nâng cấp phần cứng phần mềm Softswitch cần chuyển đổi lên cấu trúc IMS Nortel giới thiệu sản phẩm máy chủ AS5200 có khả làm việc theo hai chế độ: chế độ độc lập (tích hợp tất tính cung cấp dịch vụ đa phương tiện dựa SIP bao gồm HSS) chế độ IMS (trong chế độ AS5200 có chức máy chủ ứng dụng SIP) Tuy vậy, giải pháp hãng trình bày giải pháp nâng cấp thiết bị hãng lựa chọn triển khai IMS bắt đầu với Softswitch hãng nâng cấp lên IMS phải sử dụng thiết bị họ Về sản phẩm, thiết bị IMS, đa số hãng có thiết bị tuân thủ tiêu chuẩn 3GPP, TISPAN; chức phần tử lơgíc tài liệu chuẩn thường tích hợp phần tử vật lý (ví dụ: CSC3300 Huawei, CSC1000 Nortel, LSM Alcatel- Luccent… thực chức SCSCF, P-CSCF, I-CSCF BGCF) Các hãng chưa cung cấp thông tin chi tiết liên quan đến khả làm việc liên mạng thiết bị nhà cung cấp khác (ví dụ: CSCF HSS nhà cung cấp thiết bị) Sau xác định nhu cầu dịch vụ, lựa chọn giải pháp phát triển mạng viễn thông mạng mục tiêu cần tiến tới tham khảo lộ trình giới, vạch chiến lược phát triển mạng VNPT tới 2015 phát triển NGN theo kiến trúc điều khiển dịch vụ IMS Đây tảng tiến tới hội tụ mạng cố Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 61 định di động FMC theo hình 3.11 PS Domain (IP) CS Domain (TDM) Management Applications Presence Instant Messaging Session Control Business Connection Conferencing VCC SIP Si Cunsumer VoIP SIP PLMN Legacy Internetworking CSCF H.248 MGCF POTS/ISDN Subscribers A-MGF SIP HSS MRF Switch SIP SBC STP SS7 T-MGF SIP IP phone Mobile IP Clients PSTN/ISDN M-RGF POTS ISDN Fixed IP Clients Hình 3.11 Mơ hình FMC mục tiêu VNPT sau chuyển đổi Để có mơ hình mạng phải tiến hành theo giai đoạn cho mạng theo bảng tổng hợp đây: Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 61 Dịch vụ Điều khiển Truyền tải Truy nhập Giai đoạn IMS di động Dịch vụ thoại, Internet, Triple Play Triển khai hạ tầng kiến tạo dịch vụ/ứng dụng - Dịch vụ PSTN, 171, 1719, 1800,1900 Server-to-User User-to-User - Roaming, ISDN, IN… - Push - VoIP, IM - WWW, Nội dung số, Call Center - Click to Dial - Video Call - IPTV… - Click to Chat - Push to Talk - Presence - Gaming Các dịch vụ hội nghị Dịch vụ gia tăng 2G, 2.5G, 3G Dịch vụ hội nghị Dịch vụ giá trị gia tăng - Dịch vụ toan qua điện thoại, game trực - Video Conf - Ring tone colour tuyến… - Collab Working Dịch vụ VCC… Dịch vụ thuê kênh - Truyền dẫn(nx64kbit/s, 2Mbit/s) - L2/L3 VPN Mạng cố định Mạng di dộng: - Duy trì Softswitch có - Triển khai 3GPP release cho mạng di - Chuyển đổi báo hiệu BICC CSI thành SIP-I dộng(hoàn thiện khối CSCF) - MGCP thành Megaco/H248 - Nâng cấp HLR thành HSS Mạng di dộng Mạng cố định - Triển khai softswicth có chức tương - Kết nối MGC-MGC SIP-I ứng MGCF - Kết nối MGC-Trunking Gateway, Media Gateway H.248/MEGACO - Mỉgration TDM -> Softswitch - Thử nghiệm IMS cho mạng cố định - Thêm trung kế cho NGN/VoIP pha - Thống hạ tầng định tuyết lõi cho VDC - Triển khai Edge Router tất BĐ tỉnh VTN - Duy trì mạng WDM 20G(λ=2.5G) - Mở rộng dung lượng mạng DWDM lên - Triển khai mạng DWDM(λ=10G) 160Gbit/s(16λ)-320Gbit/s(32λ) - Thay ADM(TN-16X/TNIX) OADM - Chuyển lưu lượng TDM tổng đài Toll sang tỉnh lớn dọc tuyến trục NGN - Triển khai vệ tinh - Hoàn thiện mạng truy nhập băng rộng - Triển khai thiết bị truy nhập MSAN Bưu Điện Tỉnh - Tiếp tục phát triển thuê bao xDSL - Triển khai mạng MAN với công nghệ NGN - Thử nghiệm phát triển mạng MAN -Triển khai mạng truy nhập cáp quang - Thử nghiệm truy nhập WiMAX thành phố lớn, khu công nghiệp trường - Triển khai mạng truy nhập 3G đại học Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn Giai đoạn IMS cho mạng cố định Dịch vụ Ubiquitous/Pervasive - Kết nối nơi(xDSL,xG,WiMax, MM) - Truy nhập tất dịch vụ/ Ứng dụng - Hiểu nhu cầu thuê bao(Context Aware) Mạng cố đinh - Triển khai TISPAN release cho mạng cố định Mạng di dộng - Nâng cấp IMS cho di dộng lên Release 8/9 Thực hội tụ mạng cố định- di dộng - Nâng cấp dung lượng truyền tải - IP hố hồn tồn hệ thống mạng Hoàn thiện mạng truy nhập NGN: cáp đồng, xDSL, cáp quang, truyền hình cáp, WLAN/WMAN, RAN(xG)… 62 Đối với mạng truyền dẫn truy nhập Tiếp tục phát triển mạng truyền tải NGN để đáp ứng nhu cầu lưu lượng đến năm 2015 Tiếp tục phát triển, mở rộng mạng th bao theo mơ hình Softswitch để đảm bảo dịch vụ, tận dụng tối đa tiềm dung lượng sẵn có mơ hình hồn thiện triển khai mạng MAN, làm tảng cho mạng truy nhập NGN Triển khai mạng truy nhập cáp quang thành phố lớn, khu công nghiệp trường đại học Tiếp tục phát triển thuê bao xDSL Phủ sóng mạng di động 3G/4G vùng có nhu cầu lớn dịch vụ liệu nhằm cung cấp dịch vụ liệu tốc độ cao, chia sẻ phần dung lượng với mạng thoại GSM/GPRS Chọn số vùng để lắp đặt triển khai hạ tầng mạng NGN/IMS Vùng chọn nơi có mật độ thuê bao cao, nhu cầu dịch vụ lớn đa dạng Chuyển đổi hồn tồn mạng truy nhập vơ tuyến VMS, Vinaphone sang NGN (BS, SGSN, GGSN) Đối với dịch vụ Mục tiêu phát triển dịch vụ giai đoạn tập trung vào việc phát triển dịch vụ tận dụng sở hạ tầng cũ VNPT, ví dụ VoIP, Internert, dịch vụ giá trị gia tăng mạng thông tin di động, mạng doanh nghiệp Ngoài ra, cần phát triển dịch vụ băng rộng hạ tầng mạng MAN Dịch vụ thoại, Internet, Triple Play Dịch vụ PSTN, 171, 1719, 1800, 1900 Roaming, ISDN, IN, WWW, Nội dung số, Data Center Dịch vụ hội nghị truyền hình, điện thoại hội nghị, IPTV, Dịch vụ gia tăng 2G, 3G : toán qua điện thoại, game, hiệu ích trực tuyến Dịch vụ thuê kênh Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 63 Truyền dẫn (nx64kbit/s, 2Mbit/s) L2/L3 VPN Vệ tinh Triển khai hạ tầng kiến tạo dịch vụ/ứng dụng hội tụ Thử nghiệm triển khai dịch vụ mạng NGN/IMS Ban đầu thử nghiệm cung cấp dịch vụ thuê bao nội mạng NGN/IMS Quá trình thử nghiệm chọn phương thức kết nối phù hợp cho thuê bao truyền thống hệ thống mạng Mạng truyền tải Thống hạ tầng định tuyến lõi cho VDC VTN Mở rộng dung lượng mạng DWDM lên 160Gbit/s (16λ) – 320Gbit/s (32λ) Chuyển đổi hoàn toàn mạng chuyển mạch (MSC) VMS, Vinaphone sang NGN/IP Thêm trung kế cho NGN/VoIP pha Triển khai Edge Router tất BĐ tỉnh Duy trì mạng WDM 20G (=2,5G) Triển khai mạng DWDM (=10G) Thay ADM (TN-16X/TN1X) OADM cho tỉnh lớn dọc tuyến trục Xét khả mở rộng số nút mạng định tuyến lõi Triển khai mặt phẳng cho mạng định tuyến lõi Chuyển đổi mạng chuyển mạch (MSC) VMS, Vinaphone sang NGN/IP Trên sở triển khai IMS cho mạng cố định- di động, nhằm mục tiêu xây dựng mơ hình mạng hội tụ FMC hình 3.11 Giai đoạn 2013-2015 nhằm mục tiêu triển khai IMS cho hệ thống mạng cố định VNPT Tức thuê bao mạng NGN/IMS kết nối với thuê bao mạng Đồng thời cho thuê bao mạng sử dụng dịch vụ mạng NGN/IMS Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 64 Đến thời điểm VNPT thử nghiệm Viễn thông tỉnh, Thành phố nước, giải pháp thiết bị lựa chọn sử dụng hãng Alcatel-Lucent VNPT triển khai dịch vụ VoiP theo mơ hình mơ tả hình 3.12 Cung cấp qua POTS card MxU (đây mơ hình thử nghiệm thành công bước đầu chuyển khách hàng sang để cung cấp dịch vụ) Cung cấp qua Home gateway Hình 3.12 Mơ hỉnh triển khai dịch vụ VoiP Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 65 KẾT LUẬN Với nội dung đưa nghiên cứu kiến trúc, ứng dụng IMS giải pháp triển khai IMS VNPT, luận văn kiến giải mơ hình kiến trúc mạng IMS, phân tích vị trí vai trị, nhiệm vụ, chức phần tử IMS đưa giải pháp hãng Bên cạnh luận văn cịn đánh giá ưu điểm, nhược điểm giải pháp mà hãng đưa Đây nội dung chứa đựng thông tin công nghệ mạng lõi để định hướng phát triển mạng viễn thông tiến đến mạng NGN/IMS để có đủ lực cung cấp đa loại hình dịch vụ dịch vụ đa phương tiện cho người dùng đầu cuối Để thực mục tiêu đặt ra, luận văn thực nội dung sau: - Tiến hành phân tích tìm hiểu tiến trình chuẩn hố IMS, lợi ích động lực triển khai IMS VNPT Tìm hiểu yêu cầu kỹ thuật phân tích kiến trúc phân hệ IMS phần mạng lõi NGN, vai trị phần tử kiến trúc IMS - Tìm hiểu phân tích dịch vụ gia tăng triển khai IMS Ứng dụng IMS xây dựng mạng viễn thơng hội tụ Hội tụ mạng tích hợp dịch vụ vấn đề then chốt xây dựng mạng viễn thơng hệ sau Từ thấy xu hướng tiến đến NGN để tích hợp dịch vụ hội tụ mạng lõi vấn đề tất yếu - Trình bày trạng mạng viễn thơng VNPT, phân tích đơi nét tình hình triển khai IMS giới Nghiên cứu giải pháp IMS hãng đánh giá ưu điểm nhược điểm giải pháp từ đưa khuyến nghị cho VNPT lựa chọn phương án triển khai Qua nghiên cứu đề tài, tác giả thấy thật có ích cho nghiên cứu khoa học lợi ích cho môi trường công tác Nhận thức cách nhìn khoa học đánh giá vấn đề IMS triển khai IMS vào mạng viễn thông Đồng thời, nhìn thấy nhiều vấn đề có áp dụng thực tế mà cụ thể mạng viễn thông VNPT nơi tác giả cơng tác Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 66 Để tiếp tục nghiên cứu đề tài này, tác giả đề xuất tiếp tục nghiên cứu thêm yếu tố khác ảnh hưởng đến việc triển khai thành công IMS giải pháp nâng cấp chuyển đổi lên mạng NGN/IMS cách hồn chỉnh với mơ hình IMS theo TISPAN Realese Do bên cạnh yếu tố kỹ thuật ngày bổ xung hồn thiện cịn phải giải tốn sách, đầu tư, mơ hình kinh doanh, … số doanh nghiệp nói chung VNPT nói riêng Do thời gian có hạn trình độ hạn chế, thân có nhiều cố gắng đáp ứng phần kiến thức IMS NGN/IMS trình bày vấn đề luận văn khơng tránh khỏi thiếu sót định Hy vọng có cảm thơng thầy giáo tất người đọc luận văn Xin trân trọng cảm ơn PGS.TS Nguyễn Hữu Công, thầy trường Đại học kỹ thuật công nghiệp Thái Nguyên, Khoa Quốc tế Đào tạo sau Đại học, bạn bè, đồng nghiệp, gia đình giúp đỡ tác giả hồn thành luận văn này./ Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Nguyễn Trung Kiên (2006), Đề tài “Xây dựng định hướng nghiên cứu phát triển thành phần mạng hội tụ (FMC)”, Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thông, Hà Nội [2] Nguyễn Trung Thành (2006), “Kiến trúc dịch vụ mạng hội tụ”, Tài liệu Hội nghị khoa học lần thứ VIII, Học viện Công nghệ Bưu Viễn thơng, Hà Nội [3] Viện khoa học kỹ thuật Bưu điện (2008), “Đề tài lớn: Nghiên cứu triển khai kiễn trúc IMS mạng viễn thông VNPT” Tiếng Anh [4] Gonzalo Camarillo Ericsson, Miguel A García-Martín (2008), The 3G IP Multimedia Subsystem (IMS) Merging the Internet and the Cellular Worlds, John Wiley and Sons [5] Miikka Poikselka, Georg Mayer, Hisham Khartabil and Aki Niemi (2004), IMS IP Multimedia Concepts and Services in the Mobile Domain, John Wiley and Sons [6] Rebecca Copeland (2008), Converging NGN Wireline and Mobile 3G Networks with IMS, CRC Press [7] Travis Russell (2008), The IP Multimedia subsystem(IMS) Session Control and Other Network Operations, McGraw-Hill [8] 3GPP TS 24 229: " IP Multimedia Call Control based on SIP and SDP; Stage 3" [9] 3GPP TS 24 147: "Conferencing using the IP Multimedia (IM) Core Network (CN) subsystem; Stage 3" [10] RFC 3261: "SIP: Session Initiation Protocol" [11] 3GPP, http:\\www.3gpp.org Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn 68 [12] 3GPP2, http:\\www.3gpp2.org [13] ETSI/TISPAN, http://www.etsi.org/tispan/ [14] IETF, Session Initiation Protocol, http://www.ietf.org/rfc/rfc3261.txt [15] IETF, Diameter Base Protocol, http://www.ietf.org/rfc/rfc3588.txt [16] ITU, http://www.itu.int Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn ... văn có tựa đề ? ?Nghiên cứu kiến trúc, ứng dụng IMS giải pháp triển khai IMS VNPT? ?? Số hóa Trung tâm Học liệu – Đại học Thái Nguyên http://www.lrc-tnu.edu.vn CHƯƠNG NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC IMS 1.1 TỔNG... 1.3 KIẾN TRÚC IMS Kiến trúc IMS phân thành lớp (Hình 1.2): lớp ứng dụng, lớp điều khiển (hay gọi lớp IMS hay IMS lõi) lớp vận tải (hay lớp người dùng) - Lớp ứng dụng bao gồm máy chủ ứng dụng. .. triển khai giải pháp đặc trưng cho nhà khai thác 3.3 GIẢI PHÁP CUNG CẤP DỊCH VỤ VÀ TRIỂN KHAI IMS CỦA CÁC HÃNG 3.3.1 GIẢI PHÁP CỦA HUAWEI Chuyển đổi cấu trúc chuyển mạch Softswitch lên IMS pha thứ