Kiến trúc ngn và phân hệ ims trong kiến trúc ngn

Mục lục 621.382 MỤC LỤC MỤC LỤC .2 TÓM TẮT ĐỒ ÁN DANH MỤC CÁC BẢNG DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ CÁC KÍ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU CHƢƠNG KIẾN TRÚC NGN VÀ PHÂN HỆ IMS TRONG NGS 11 1.1 Kiến trúc NGN .11 1.2 Phân hệ IMS kiến trúc NGN 16 1.3 IMS số tổ chức tiêu chuẩn khác 26 CHƢƠNG GIAO DIỆN GIỮA IMS VÀ CÁC PHẦN TỬ KHÁC TRONG NGN 30 2.1 Thủ tục đăng kí mức ứng dụng .30 2.2 Thủ tục xóa đăng kí mức ứng dụng 35 2.3 Các thủ tục liên quan đến phiên đa phƣơng tiện IP 42 2.4 Các thủ tục luồng phiên 45 2.5 Thủ tục từ S-CSCF/ MGCF tới S-CSCF/ MGCF 48 2.6 Thủ tục khởi tạo 60 2.7 Thủ tục kết cuối 68 KẾT LUẬN 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 Đồ án tốt nghiệp đại học SVTH: Nguyễn Công Đức Thuật ngữ viết tắt TÓM TẮT ĐỒ ÁN Đồ án nêu lên tính cấp thiết xã hội nhu cầu sử dụng viên thơng bùng nổ,trong dịch vụ nhà mạng đẹm lại truyền thống liệu tốc đọ thấp, tồn nhiều mạng riêng rẽ với khả phục vụ yếu không đáp ứng đƣợc nhu cầu khách hàng ngƣời dùng đầu cuối phải trả hai hóa đơn Vì đồ án em thực nghiên cứu tìm hiểu hệ thống IMS NGN để hiểu rõ vấn đề DỊCH SANG TIẾNG ANH This project highlighted the urgency of society in demand for telecom boom while bringing home networking services is still traditional and low-speed data, separate networks exist with the ability to serve the poor can not meet demand customers and end users to pay two bills So in this project I have done research and learn NGN IMS systems in order to better understand this problem Đồ án tốt nghiệp đại học SVTH: Nguyễn Công Đức Thuật ngữ viết tắt DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1.Các đặc điểm kiến trúc IMS 3GPP,ITU-T IETF 24 Bảng 2.1 Kết hợp thủ tục phiên 45 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1 Các khả tiến đến NGN 15 Hình Kiến trúc mạng NGN .15 Hình Sơ đồ kiến trúc IMS 3GPP 18 Hình Kiến trúc IMS NGN .19 Hình Kiến trúc CSCF 19 Hình Kiến trúc MRF 24 Hình Mơ hình IMS ETSI 26 Hình Mơ hình IMS ITU-T 27 Hình 2.1 Đăng kí với ngƣời dùng chƣa đăng kí .30 Hình 2 Đăng kí lại với ngƣời dùng đƣợc đăng kí 33 Hình 2.3 Xóa đăng kí với ngƣời dùng đƣợc đăng kí .35 Hình 2.4 Xóa đăng kí khởi tạo mạng – hết thời gian đăng kí 38 Hình 2.5 Xóa đăng kí ứng dụng khởi tạo mạng HSS – quản lí 39 Hình 2.6 Xóa đăng kí ứng dụng khởi tạo mạng-mặt dịch vu 41 Hình 2.7 Thiết lập mạng mang tùy chọn thơng báo trƣớc 43 Hình 2.8 Cung cấp kiện dịch vụ liên quan đến điểm đầu cuối 45 Hình 2.9 Tổng quan phần luồng phiên 46 Hình 2.10 Thủ tục phục vụ tới phục vụ-các nhà khai thác khác (phần 1) 49 Hình 2.11 Thủ tục phục vụ tới phục vụ-các nhà vận hành mạng khác (phần 2) 50 Hình 2.12 Thủ tục từ Serving tới Serving – Cùng nhà khai thác 53 Hình 2.13 Thủ tục từ Serving tới PSTN – Cùng nhà khai thác mạng 56 Hình 2.14 Thủ tục từ Serving tới PSTN – Khác nhà khai thác .58 Hình 2.15 Thủ tục khởi tạo di động – chuyển mạng .61 Hình 2.16 Thủ tục khởi tạo di động-mạng nhà .64 Hình 2.17 Thủ tục khởi tạo PSTN 67 Hình 2.18 Thủ tục kết cuối di động – chuyển mạng (Phần 1) 69 Hình 2.19 Thủ tục kết cuối di động – chuyển mạng (phần 2) 70 Hình 2.20 Thủ tục kết cuối di động – mạng nhà 73 Hình 2.21 Thủ tục kết cuối di động th bao khơng đăng kí dịch vụ IMS nhƣng đăng kí dịch vụ chuyển mạch kênh 75 Hình 2.22 Thủ tục kết cuối PSTN 77 Đồ án tốt nghiệp đại học SVTH: Nguyễn Công Đức Thuật ngữ viết tắt CÁC KÍ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT KÍ HIỆU: 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 ngồi 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 đƣợc coi nhƣ 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 phƣơng 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) Đồ án tốt nghiệp đại học SVTH: Nguyễn Công Đức Thuật ngữ viết tắt 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 AS Application Server Server ứng dụng BCSM Base Call Sate Model Mơ hình trạng thái gọi gốc BG Border Gateway Cổng biên BGCF Breakout Gateway Controll Funtion Chức 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 liệu tính cƣớc 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 trƣờng 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 phƣơng tiện IP IM CN SS IP Multimedia Core Network Subsystem Phân hệ mạng lõi đa phƣơng tiện IP Đồ án tốt nghiệp đại học SVTH: Nguyễn Công Đức Thuật ngữ viết tắt IMSI International Mobile Subscriber Identifier Nhận dạng thuê bao di động toàn cầu IMS IP Multimedia Subsystem Phân hệ đa phƣơng 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 MGCF Media Gateway Control Function Chức điều khiển cổng phƣơng tiện MGF Media Gateway Function Chức cổng phƣơng tiện OSA Open Services Architecture Kiến trúc dịc vụ mở P-CSCF 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 SSF Service Switching Function Chức chuyển mạch dịch vụ SGW Signalling Gateway Cổng báo hiệu URL Universal Resource Locator Vị trí tài ngun tồn cầu USIM UMTS SIM Modul nhận dạng thuê bao UMTS RAB Radio Access Bearer Mang truy nhập vô tuyến SCS Service Capability Server Server phục vụ Đồ án tốt nghiệp đại học SVTH: Nguyễn Công Đức Thuật ngữ viết tắt S – CSCF 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 tƣơng tác ẩn giao thức UE User Equipment Thiết bị ngƣời dùng UMTS Universal Mobile Telecommunication System Hệ thống thông tin di động toàn cầu Đồ án tốt nghiệp đại học SVTH: Nguyễn Công Đức Mở đầu MỞ ĐẦU Cùng với phát triển xã hội nhu cầu thơng tin ngày địi hỏi cấp bách sống ngƣời Hiện thời gian tới nhu cầu phát triển loại hình dịch vụ thoại, phi thoại, Internet đặc biệt loại hình dịch vụ băng rộng ngày tăng tách rời đời sống xã hội Để thỏa mãn nhu cầu mạng viễn thơng địi hỏi phải có cấu trúc đại linh hoạt thỏa mãn nhu cầu dịch vụ đa phƣơng tiện Mạng phải có tổ chức đơn giản nhƣng có nhiều chức Mạng, dịch vụ đầu cuối phải đƣợc tích hợp có khả cung cấp dịch vụ băng rộng đa phƣơng tiện cho khách hàng Thực tế mạng viễn thông đáp ứng đƣợc phần nhiều có bƣớc tiến dài nhờ có bùng nổ nhu cầu sử dụng dịch vụ viễn thông khách hàng Tuy tƣơng lai mạng viễn thông thỏa mãn cho khách hàng dịch vụ thoại, phi thoại, Internet dịch vụ băng rộng mà phải đáp ứng cho khách hàng dịch vụ có độ tích hợp cao, dịch vụ đa phƣơng tiện với thuộc tính an ninh, bảo mật, chất lƣợng, linh hoạt thông minh Công nghệ mạng trải qua nhiều giai đoạn chuyển đổi từ tƣơng 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 đáp ứng nhu cầu sử dụng dịch vụ cho ngƣời dùng đầu cuối Mặc dù mạng không thõa mãn hết đƣợc nhu cầu khách hàng Chính cần có tổ chức mạng tập hợp đƣợc tất ƣu điểm mạng viễn thông phải đáp ứng đƣợc nhu cầu truyền thông tƣơng lai Chính lẽ đó,việc ngiên cứu triển khai đề tài “Kiến trúc NGN Phân hệ IMS kiến trúc NGN” cần thiết Nội dung đồ án nhằm giải số vấn đề cụ thể phân hệ đa phƣơng tiện IP (IMS) mạng lõi NGN, tập trung nghiên cứu kiến trúc IMS, chức phần tử IMS thủ tục cần thiết giao diện bên IMS IMS với phân hệ khác để cung cấp dịch vụ đa phƣơng tiện hội tụ di động cố định Nội dung đồ án bao gồm hai phần : Chƣơng Giới thiệu tổng quan kiến trúc mạng hệ (NGN) xu hƣớng phát triển mạng tối ƣu tiết kiệm chi phi xây dựng mạng để cung cấp dịch vụ đa phƣơng tiện cho khách hàng nhanh chóng Nội dung phần giới thiệu phân hệ IMS 3GPP kiến trúc NGN, vai trò chức phần tử nó, giới thiệu kiến trúc IMS số tổ chức khác nhƣ ITU-T, TISPAN so sánh kiến trúc tổ chức Đồ án tốt nghiệp đại học SVTH: Nguyễn Cơng Đức Mở đầu Chƣơng Trình bày thủ tục cần thiết giao diện bên phân hệ IMS giao diện IMS với phân hệ khác kiến trúc NGN để cung cấp dịch vụ đa phƣơng tiện hội tụ mạng Do có hạn chế thời gian kinh nghiệm thực tiễn nên đề tài không tránh khỏi thiếu sót Rất mong nhận đƣợc góp ý thầy,cô bạn đọc.Em xin chân thành cảm ơn đến quý thầy,cô giáo khoa Điện Tử Viễn Thông giúp đỡ e khóa học,cũng nhƣ hồn thành Đồ Án Tốt Nghiệp Xin chân thành cảm ơn ! Đồ án tốt nghiệp đại học 10 SVTH: Nguyễn Công Đức Chương Kiến trúc NGN phân hệ IMS NGS CHƢƠNG KIẾN TRÚC NGN VÀ PHÂN HỆ IMS TRONG NGS 1.1 Kiến trúc NGN Nhƣ phần trình bày, mạng viễn thơng đƣợc triển khai theo ứng dụng thực tiễn đơn lẻ Ví dụ nhƣ mạng chuyển mạch điện thoại công cộng PSTN, nối đƣợc thiết lập hai thuê bao thơng qua q trình trao đổi khe thời gian cố định suốt trình gọi Kiểu mạng phù hợp cho điện thọai chúng có tốc độ bit khơng đổi thơng tin có tính thời gian thực cao Với ứng dụng truyền liệu việc sử dụng riêng kênh thông tin để truyền lãng phí tài ngun khơng phù hợp với yêu cầu sử dụng Với mạng di động (PLMN) có tốc độ phát triển nhanh nhiên dịch vụ mà nhà khai thác mạng di động cung cấp cho khách hàng dịch vụ thoại truyền thống kết hợp với dịch vụ tin ngắn (SMS) Vẫn không đáp ứng đƣợc nhu cầu truyền thông đa phƣơng tiện khách hàng giá thuê bao di động cịn cao với th bao có nhu cầu sử dụng dịch vụ di động dịch vụ cố định họ phải tốn hai hóa đơn cho hai nhà cung cấp dịch vụ Tƣơng tự nhƣ mạng chuyển mạch gói hữu hiệu cho việc chuyển thông tin số liệu nhƣng lại khơng phù hợp cho truyền thoại độ trễ truyền thơng tin khơng kiểm sóat đƣợc Một giải pháp để giải vấn đề tạo mạng tích hợp cung cấp nhiều loại hình dịch vụ có u cầu băng thơng, thời gian thực chất lƣợng dịch vụ khác Bƣớc hƣớng phát triển ISDN băng hẹp cung cấp báo hiệu kênh chung ngƣời sử dụng cho tất dịch vụ thoại số liệu Trong trì riêng biệt chuyển mạch kênh chuyển mạch gói trạm trung gian Ngƣời dùng đƣợc cung cấp truy nhập số tốc độ 2B+D cho thoại số liệu với 16 Bbps cho báo hiệu dịch vụ chuyển mạch gói Tuy nhiên hƣớng phát triển bộc lộ yếu điểm nhu cầu dịch vụ băng thông rộng ngày phát triển Tốc độ truy nhập 2B+D thấp so với nhu cầu dịch vụ băng rộng ISDN ngày thể nhƣợc điểm đáp ứng đƣợc nhu cầu truyền thơng, cơng nghệ truyền dẫn công nghệ điện tử VLSI (Very large Đồ án tốt nghiệp đại học 11 SVTH: Nguyễn Công Đức Chương Giao diện IMS phần tử khác NGN 19-20x Điểm đầu cuối kết cuối trả lời phƣơng tiện đƣợc đƣa P-CSCF trao quyền cho phƣơng tiện 21 P-CSCF chuyển tiếp phƣơng tiện đƣợc trả lời tới UE 22 UE đích tùy chọn thực thơng báo Nếu nhƣ vậy, báo hiệu điều cho ngƣời khởi tạo đáp ứng thị chuông tạm thời Bản tin đƣợc gửi tới S-CSCF nhƣ thủ tục S-S 23 S-CSCF gửi tin tới P-CSCF 24 P-CSCF gửi tin báo chuông tới UE 25 UE thị cho thuê bao khởi tạo th bao đích đổ chng 26 Khi thuê bao đích trả lời, điểm đầu cuối kết cuối gửi tin 200 OK nhở thủ tục kết cuối thủ tục S-S tới S-CSCF 27 S-CSCF gửi đáp ứng 200 OK quay trở lại P- CSCF sau tuyến phát yêu cầu INVITE bƣớc 28 P-CSCF thị tài nguyên đƣợc đặt trƣớc cho phiên sử dụng 29 P-CSCF gửi đáp ứng 200 OK quay lại UE 30 UE bắt đầu truyền thông phiên 31 UE đáp ứng lại 200 OK tin ACK tới P-CSCF 32 P-CSCF gửi tin ACK tới S-CSCF 33 S-CSCF gửi tin ACK tới điểm đầu cuối kết cuối nhƣ thủ tục S-S MGCF phân hệ IM CN đầu cuối SIP để thiết lập yêu cầu thay cho PSTN Media Gateway Các node coi báo hiệu nhƣ đƣợc đến từ S-CSCF MGCF kết hợp chặt chẽ với chức bảo mật mạng S-CSCF MGCF không cần điều khiển dịch vụ điều đƣợc mang GSTN S-CSCF kết cuối Thủ tục khởi tạo sử dụng cho thủ tục SS Đến định tuyến phiên phạm vi PSTN, thủ tục khởi tạo xảy mạng nhà thuê bao đích Đồ án tốt nghiệp đại học 66 SVTH: Nguyễn Công Đức Chương Giao diện IMS phần tử khác NGN Hình 2.17 Thủ tục khởi tạo PSTN Thủ tục khởi tạo PSTN nhƣ sau: PSTN thiết lập tuyến mang tới MGW, báo hiệu tới MGCF với tin IAM, để nhận dạng trung kế thông tin thuê bao đích MGCF thiết lập lệnh H248 để lấy trung kế cổng IP MGCF thiết lập yêu cầu INVITE chứa đựng thiết lập SDP nhƣ quy tắc thủ tục S-S Các khả truyền thơng th bao đích đƣợc gửi trở lại theo tuyến báo hiệu, theo nhƣ thủe tục S-S MGCF thiết lập lệnh H248 để thay đổi tham số kết nối dẫn MGW đặt trƣớc tài nguyên cần thiết cho phiên MGCF định đƣa lƣu lƣợng truyền thông phiên gửi SDP đƣợc cung cấp theo thủ tục S-S Điểm đầu cuối phía kết cuối đáp ứng lại phƣơng tiện đƣợc cung cấp MGW đặt trƣớc tài nguyên cho phiên Khi đặt trƣớc tài nguyên hoàn tất, MGCF gửi thông báo đặt trƣớc tài nguyên thành công tới điểm đầu cuối phía kết cuối theo thủ tục S-S 10 Điểm đầu cuối phía kết cuối đáp lại việc đặt trƣớc tài nguyên truyền thông thành công Đồ án tốt nghiệp đại học 67 SVTH: Nguyễn Công Đức Chương Giao diện IMS phần tử khác NGN 11 Điểm đầu cuối kết cuối tùy chọn thực cảnh báo Nếu nhƣ báo hiệu điều cho ngƣời khởi tạo đáp ứng tạm thời để thị báo hiệu chuông Bản tin đƣợc gửi tới MGCF theo thủ tục S-S 12 Nếu cảnh báo đƣợc thực hiện, MGCF gửi tin ACM tới PSTN 13 Khi ngƣời dùng kết cuối trả lời, kết kết cuối với thủ tục S-S tin đáp ứng 200 OK đƣợc gửi tới MGCF 14 MGCF gửi tin ANM tới PSTN 15 MGCF thiết lập lệnh H248 để thay đổi kết nối MGW 16 MGCF báo nhận đáp ứng cuối tin SIP ACK 2.7 Thủ tục kết cuối Phần diễn tả chi tiết lƣu lƣợng mức ứng dụng để xác định thủ tục kết cuối phiên: Thủ tục kết cuối phiên rõ tuyến báo hiệu S-CSCF đƣợc định để thực dịch vụ kết cuối phiên UE Tuyến báo hiệu đƣợc xác định vào thời điểm UE đăng kí, cịn để xác định thời gian đăng kí Tuyến báo hiệu đƣợc đặt trƣớc cho tuyến báo hiệu thiết lập phiên Vì có tƣơng ứng một-một thủ tục khởi tạo với thủ tục kết cuối Một UE ln ln có Proxy (P-CSCF) gắn với Proxy đƣợc đặt mạng với GGSN, thực trao quyền tài nguyên cho phiên tới UE P-CSCF đƣợc xác định nhờ trình phát CSCF Nhờ kết thủ tục đăng kí, mà P-CSCF biết đƣợc địa UE S-CSCF đƣợc phân bổ biết tên/ địa P-CSCF (thủ tục MT#3 MT#4, phụ thuộc vào vị trí S-CSCF P-CSCF) Nếu nhà khai thác mạng chứa S-CSCF muốn giữ cấu hình riêng họ S-CSCF lựa chọn I-CSCF(THIG) để thực ẩn cấu hình chuyển tin tới P-CSCF (thủ tục MT#1) Phiên đƣợc kết cuối PSTN trƣờng hợp đặc biệt thủ tục kết cuối MGCF sử dụng H248 để điều khiển Media Gateway, truyền thông với mạng báo hiệu số MGCF nhận xử lí yêu cầu SIP node coi báo hiệu nhƣ đƣợc đến từ S-CSCF Thủ tục kết cuối đƣợc sử dụng cho thuê bao chuyển mạng: Đồ án tốt nghiệp đại học 68 SVTH: Nguyễn Công Đức Chương Giao diện IMS phần tử khác NGN UE nằm mạng khách, đƣợc gắn vào P-CSCF thông qua trình phát CSCF Mạng nhà quảng bá S-CSCF I-CSCF(THIG) nhƣ điểm thực thể từ mạng khách Khi đăng kí hồn thành, S-CSCF biết địa bƣớc cho UICC P-CSCF tuyến báo hiệu, I-CSCF (nếu tồn tại) biết tên địa P-CSCFvà P-CSCF biết tên địa UE Hình 2.18 Thủ tục kết cuối di động – chuyển mạng (Phần 1) Đồ án tốt nghiệp đại học 69 SVTH: Nguyễn Công Đức Chương Giao diện IMS phần tử khác NGN Hình 2.19 Thủ tục kết cuối di động – chuyển mạng (phần 2) Thủ tục MT#1 nhƣ sau: Ngƣời khởi tạo gửi yêu cầu SIP INVITE qua thủ tục khởi tạo thông qua thủ tục Serving, để tới S-CSCF phục vụ thuê bao kết cuối S-CSCF tích cực thuộc tính dịch vụ thực điều khiển dịch vụ kết cuối đƣợc yêu cầu cho UE này, bao gồm trao quyền SDP đƣợc yêu cầu dựa vào thuê bao dịch vụ đa phƣơng tiện ngƣời dùng S-CSCF nhớ (từ thủ tục đăng kí) CSCF bƣớc cho UE Nó chuyển tin INVITE tới P-CSCF mạng khách, thơng qua I-CSCF (3a) Nếu nhà khai thác mạng nhà khơng muốn ẩn cấu hình mạng thỉ yêu cầu INVITE đƣợc chuyển trực tiếp tới P-CSCF (3b) Nếu nhà khai thác mạng muốn ẩn cấu hình mạng u cầu INVITE đƣợc gửi tới P-CSCF thơng qua I-CSCF (THIG) Đồ án tốt nghiệp đại học 70 SVTH: Nguyễn Công Đức Chương Giao diện IMS phần tử khác NGN (3b1) S-CSCF gửi yêu cầu INVITE tới I-CSCF(THIG) (3b1) I-CSCF(THIG) gửi yêu cầu INVITE tới P-CSCF Thẻ trao quyền đƣợc phát từ PCF đƣợc chứa tin INVITE P-CSCF nhớ (từ đăng kí) địa UE chuyển yêu cầu tới UE UE định tập hợp luồng phƣơng tiện đƣợc đề xuất điểm đầu cuối phía khởi tạo mà hỗ trợ, đáp ứng với tin SDP quay lại ngƣời khởi tạo SDP mô tả một vài phƣơng tiện cho phiên đa phƣơng tiện Đáp ứng đƣợc gửi tới P-CSCF P-CSCF trao tài nguyên cần thiết cho phiên P-CSCF chuyển tin SDP tới S-CSCF Dựa vào lựa chọn bƣớc 3, tin đƣợc gửi trực tiếp tới S-CSCF (7a) đƣợc gửi thông qua I-CSCF (THIG) (7b1 7b2) S-CSCF gửi tin SDP tới ngƣời khởi tạo theo thủ tục S-S Điểm đầu cuối khởi tạo gửi SDP đƣợc cung cấp để sử dụng phiên thông qua thủ tục S-S tới S-CSCF 10 S-CSCF gửi SDP đƣợc cung cấp tới P-CSCF; việc đƣợc định tuyến thơng qua I-CSCF phụ thuộc vào cấu hình vận hành I-CSCF 11 P-CSCF gửi SDP đuợc cung cấp tới UE 12 UE đáp ứng lại tài nguyên đƣợc cung cấp P-CSCF trao quyền tài nguyên 13 UE thiết lập thủ tục đặt trƣớc tài nguyên cần thiết cho phiên 14-15 PCSCF gửi trả lời tài nguyên tới S-CSCF sau tới điểm đầu cuối khởi tạo thơng qua tuyến phiên 16 Khi điểm đầu cuối phía khởi tạo hoàn thành việc đặt trƣớc tài nguyên cho nó, gửi thơng báo đặt trƣớc tài nguyên thành công tới S-CSCF thông qua thủ tục S-S 17 S-CSCF gửi tin tới P-CSCF; việc đƣợc định tuyến thơng qua I-CSCF phụ thuộc vào cấu hình vận hành I-CSCF 18 P-CSCF gửi tin tới UE 19 UE#2 thông báo cho thuê bao đích thiết lập phiên lối vào Đồ án tốt nghiệp đại học 71 SVTH: Nguyễn Công Đức Chương Giao diện IMS phần tử khác NGN 20-23 UE#2 đáp trả lời việc đặt trƣớc tài nguyên thành công tới điểm đầu cuối khởi tạo 24 UE thơng báo ngƣời dùng đợi thị từ ngƣời dùng trƣớc hoàn thành việc thiết lập phiên Nếu nhƣ vậy, thị điều cho ngƣới khởi tạo đáp ứng thị chuông tạm thời Bản tin đƣợc gửi tới P-CSCF 25 P-CSCF gửi thông báo chuông tới S-CSCF Dựa vào lựa chọn bƣớc tin đƣợc gửi trực tiếp tới S-CSCF(18a) đƣợc gửi thông qua I-CSCF(THIG) (18b1và 18b2) 26 S-CSCF gửi tin tới đầu cuối khởi tạo theo thủ tục S-S 27 Khi ngƣời dùng đích trả lời, UE gửi đáp ứng 200 OK tới P-CSCF 28 P-CSCF thị tài nguyên đƣợc đặt trƣớc cho phiên đƣợc chuyển đến 29 UE bắt đầu truyền thông với phiên 30 P-CSCF gửi đáp ứng 200 OK theo tuyến báo hiệu trả lại S-CSCF Dựa vào lựa chọn phần 3, đáp ứng đƣợc gửi trực tiếp từ P-CSCF tới S-CSCF gửi gián tiếp qua I-CSCF(THIG) 31 S-CSCF gửi đáp ứng 200 OK tin ACK tới S-CSCF thông qua thủ tục S-S 32 Ngƣời khởi tạo gửi đáp ứng tin 200 OK tin ACK tới S-CSCF thông qua thủ tục S-S 33 S-CSCF chuyển tin ACK tới P-CSCF Việc đƣợc định tuyến thơng qua I-CSCF tùy thuộc cấu hình vận hành I-CSCF 34 P-CSCF gửi tin ACK tới UE Các thủ tục kết cuối MT#2 đƣợc sử dụng cho thuê bao đặt vùng phục vụ mạng nhà UE đƣợc đặt mạng nhà, đƣợc gắn vào P-CSCF nhờ thủ tục phát CSCF Khi đăng kí hồn thành, S-CSCF biết đƣợc địa P-CSCF PCSCF biết tên địa UE Đồ án tốt nghiệp đại học 72 SVTH: Nguyễn Công Đức Chương Giao diện IMS phần tử khác NGN Hình 2.20 Thủ tục kết cuối di động – mạng nhà Thủ tục MT#2 nhƣ sau: UE#1 gửi yêu cầu INVITE theo thủ tục khởi tạo thủ tục từ S-CSCF tới S-CSCF, tới S-CSCF thuê bao kết cuối S-CSCF tích cực thuộc tính dịch vụ thực điều khiển dịch vụ kết cuối đƣợc yêu cầu cho thuê bao Điều bao gồm trao quyền SDP đƣợc yêu cầu dựa vào thuê bao dịch vụ đa phƣơng tiện ngƣời dùng S-CSCF nhớ (từ thủ tục đăng kí) CSCF bƣớc cho UE Nó chuyển tiếp tin INVITE tới P-CSCF mạng nhà Đồ án tốt nghiệp đại học 73 SVTH: Nguyễn Công Đức Chương Giao diện IMS phần tử khác NGN Thẻ trao quyền đƣợc phát từ PCF đƣợc chứa tin INVITE P-CSCF nhớ (từ thủ tục đăng kí) địa UE gửi INVITE tới UE UE định tập hợp luồng phƣơng tiện đƣợc đƣa điểm đầu cuối khởi tạo mà hỗ trợ, đáp ứng tin SDP trở lại ngƣời khởi tạo SDP diễn tả một vài phƣơng tiện cho phiên đa phƣơng tiện Đáp ứng đƣợc gửi tới P-CSCF P-CSCF trao quyền tài nguyên cần thiết cho phiên P-CSCF gửi tin SDP tới S-CSCF S-CSCF gửi tin SDP tới ngƣời khởi tạo theo thủ tục S-S Điểm đầu cuối phía khởi tạo gửi SDP đƣợc cung cấp để sử dụng cho phiên thủ tục S-S tới S-CSCF 10 S-CSCF gửi SDP đƣợc cung cấp tới P-CSCF 11 P-CSCF gửi SDP tới UE 12 UE đáp ứng lại SDP đƣợc cung cấp P-CSCF trao quyền đáp ứng 13 UE thiết lập thủ tục đặt trƣớc tài nguyên cần thiết cho phiên 14-15 Đáp ứng đƣợc gửi tới điểm đầu cuối phía khởi tạo 16 Khi điểm đầu cuối phía khởi tạo hồn thành việc đặt trƣớc tài ngun, gửi thơng báo đặt trƣớc tài nguyên thành công tới S-CSCF thủ tục S-S 17 S-CSCF gửi tin tới P-CSCF 18 P-CSCFgửi tin tới UE 19 UE#2 thông báo cho thuê bao đích thiết lập phiên lối vào 20-23 UE#2 đáp ứng lại tin đặt trƣớc tài nguyên thành cơng P-CSCF trao quyền để đáp ứng lại tin đƣợc gửi tới điểm cuối khởi tạo 24 UE thông báo cho ngƣời dùng đợi thị từ ngƣời dùng trƣớc hoàn thành phiên Nếu nhƣ vậy, thị điều tới ngƣời khởi tạo đáp ứng thị chuông tạm thời Bản tin đƣợc gửi tới PCSCF 25 P-CSCF gửi tin báo hiệu chuông tới S-CSCF 26 S-CSCF gửi tin tới ngƣời khởi tạo theo thủ tục S-S Đồ án tốt nghiệp đại học 74 SVTH: Nguyễn Công Đức Chương Giao diện IMS phần tử khác NGN 27 Khi ngƣời dùng đầu cuối trả lời UE gửi đáp ứng 200 OK tới P-CSCF 28 P-CSCF thị tài nguyên đƣợc đặt trƣớc cho phiên đƣợc cam kết 29 UE bắt đầu truyền thông phiên 30 P-CSCF gửi đáp ứng 200 OK tới S-CSCF, sau tuyến yêu cầu INVITE bƣớc 31 S-CSCF thực điều khiển dịch vụ đƣợc yêu cầu để hoàn thành thiết lập phiên 32 S-CSCF gửi đáp ứng 200 OK theo thủ tục S-S phù hợp 33 Ngƣời khởi tạo phiên đáp ứng lại tin 200 OK tin ACK tới SCSCF thông qua thủ tục S-S 34 S-CSCF gửi tin ACK tới P-CSCF 35 P-CSCF gửi tin ACK tới UE Thủ tục MT#3 kết cuối sử dụng cho thuê bao đăng kí dịch vụ chuyển mạch kênh mạng nhà mạng khách Ngƣời dùng thuê bao IMS chuyển mạch kênh nhƣng không đăng kí dịch vụ IMS Hình 2.21 Thủ tục kết cuối di động th bao khơng đăng kí dịch vụ IMS đăng kí dịch vụ chuyển mạch kênh Đồ án tốt nghiệp đại học 75 SVTH: Nguyễn Công Đức Chương Giao diện IMS phần tử khác NGN Thủ tục nhƣ sau: Trong trƣờng hợp thuê bao kết cuối không đƣợc cấp S-CSCF, phiên cố gắng định tuyến theo thủ tục phần: “thủ tục kết cuối di động với thuê bao chƣa đƣợc đăng kí IMS nhƣng có dịch vụ liên quan đến trạng thái chƣa đăng kí ” S-CSCF gọi trình điều khiển dịch vụ phù hợp để cố gắng thiết lập phiên mà có kết tái định tuyến phiên sang dịch vụ tin tiếp tục định tuyến phía thuê bao có địa kết cuối miền chuyển mạch kênh S-CSCF thực hành động tiến xa để cố gắng thiết lập phiên Trong trƣờng hợp định tuyến phía th bao có địa đầu cuối miền chuyển mạch kênh, S-CSCF thực phân tích địa Từ việc phân tích địa đích, S-CSCF xác định đƣợc thuê bao miền chuyển mạch kênh gửi yêu cầu tới BGCF BGCF chuyển tiếp tin INVITE tới MGCF phù hợp mạng nhà tới MGCF mạng khác Điều tùy thuộc cấu hình tƣơng tác với PSTN mạng IMS Cuối thiết lập phiên đến MGCF Thiết lập phiên thông thƣờng tiếp tục theo luồng PSTN-T nhƣ mô tả phần trƣớc MGCF phân hệ IM CN đầu cuối SIP để nhận thiết lập yêu cầu thay mặt cho PSTN Media Gateway Các node khác coi báo hiệu nhƣ đến từ S-CSCF MGCF kết hợp chặt chẽ với chức bảo mật mạng S-CSCF Kết cuối PSTN đƣợc thực mạng nhà vận hành nhƣ S-CSCF ngƣời khởi tạo phiên Vì MGCF /MGW đƣợc đƣa nhƣ “mạng kết cuối” mạng nhà hay mạng khách Hơn hợp đồng nhà vận hành mạng cho phép kết cuối PSTN mạng khác với mạng khách hay mạng nhà ngƣời khởi tạo Thủ tục kết cuối đƣợc sử dụng cho thủ tục giƣa SCSCF Đồ án tốt nghiệp đại học 76 SVTH: Nguyễn Công Đức Chương Giao diện IMS phần tử khác NGN Hình 2.22 Thủ tục kết cuối PSTN Thủ tục kết cuối PSTN nhƣ sau: MGCF nhận yêu cầu INVITE từ thủ tục khởi tạo thủ tục S-CSCF MGCF thiết lập tƣơng tác H.248 để bắt kênh xắp xác định khả truyền thông MGW MGCF xác định tập phƣơng tiện đƣợc đƣa điểm đầu cuối khởi tạo mà hỗ trợ gửi đáp ứng tin SDP tới ngƣời khởi tạo Đáp ứng đƣợc gửi thông qua thủ tục S-S Điểm đầu cuối phía khởi tạo gửi SDP đƣợc cấp để sử dụng cho phiên tới MGCF thủ tục S-S MGCF thiết lập tƣơng tác H.248 để thay đổi kết nối đƣợc thiết lập bƣớc thị cho MGW đặt trƣớc tài nguyên cần thiết cho truyền thông đa phƣơng tiện MGCF đáp ứng lại phƣơng tiện đƣợc cấp phía ngƣời khởi tạo MGW đặt trƣớc tài nguyên cần thiết cho truyền thông Đồ án tốt nghiệp đại học 77 SVTH: Nguyễn Công Đức Chương Giao diện IMS phần tử khác NGN Khi điểm đầu cuối phía khởi tạo hoàn thành việc đặt trƣớc tài nguyên cho nó, gửi tin thơng báo đặt trƣớc tài nguyên thành công tới MGCF thủ tục S-S MGCF gửi tin IAM tới PSTN 10 MGCF gửi đáp ứng cho thông báo đặt trƣớc tài ngun thành cơng phía đầu cuối khởi tạo 11 PSTN thiết lập tuyến tới thuê bao đích Nó tùy chọn thơng báo cho ngƣời dùng đích trƣớc hồn thành phiên, nhƣ có đáp lại tin ACM 12-13 Nếu PSTN thơng báo cho ngƣời dùng đích, MGCF thị điều cho thuê bao khởi tạo đáp ứng thị chuồng tạm thời Bản tin đƣợc gửi thông qua thủ tục S-S 14 Khi ngƣời dùng phía đích trả lời, PSTN gửi thơng báo ANM tới MGCF 15 MGCF thiết lập tƣơng tác H248 để tạo kết nối MGW bidirectional 16 MGCF gửi đáp ứng 200 OK theo tuyến báo hiệu quay lại ngƣời khởi tạo phiên 17 Ngƣời khởi tạo phiên báo nhận đáp ứng cuối tin ACK Đồ án tốt nghiệp đại học 78 SVTH: Nguyễn Công Đức Đồ án tốt nghiệp đại học Tổng kết đánh giá cuối KẾT LUẬN Với nội dung tìm hiểu kiến trúc mạng IMS mạng NGN, đề tài kiến giải đƣợc mơ hình kiến trúc IMS 3GPP mạng NGN, phân tích đƣợc vị trí vai trị, nhiệm vụ, chức phần tử IMS Trình bày đƣợc thủ tục giao diện IMS để hỗ trợ ứng dụng đa phƣơng tiện IP Ngồi đề tài cịn đƣa mơ hình tổng quan mạng NGN so sánh kiến trúc IMS số tổ chức tiêu chuẩn khác Đây nội dung chứa đựng thông tin công nghệ mạng lõi để định hƣớng phát triển mạng viễn thơng tiến đến mạng NGN có đủ lực cung cấp đa loại hình dịch vụ dịch vụ đa phƣơng tiện cho ngƣời dùng đầu cuối.Đồ án đề cập đến nội dung nhƣ sau : Tìm hiểu phân tích phân hệ IMS phần mạng lõi NGN để thấy đƣợc vai trò hội tụ mạng tích hợp dịch vụ phân hệ này.Bởi lẽ vấn đề then chốt xây dựng NGN Trình bày thủ tục, yêu cầu giao diện IMS để từ thấy đƣợc hoạt động phân hệ NGN Ngồi đề tài cịn trình bày giao thức SIP, giao thức đƣợc 3GPP chọn sử dụng làm giao thức báo hiệu giao diện phần lõi IMS IMS tiêu điểm thảo luận tổ chức chuẩn hóa viễn thơng công ty điện tử, tin học Với khuôn khổ đồ án tốt nghiệp Đại học đề tài khơng thể trình bày hết khía cạnh IMS, đề tài đƣa nhìn tổng quan phƣơng thức hoạt động IMS NGN Bởi vậy, mong nhận đƣợc góp ý, đóng góp xây dựng ngƣời đọc nội dung đề tài Xin cảm ơn ! Đồ án tốt nghiệp đại học 79 SVTH: Nguyễn Công Đức Đồ án tốt nghiệp đại học Tài liệu tham khảo TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] ĐỀ TÀI: Phƣơng án nâng cấp mạng đƣờng trục quốc gia tiến tới cấu trúc mạng hệ sau tổng cơng ty-Vũ Văn San [2] GIÁO TRÌNH: Thông tin di động 3G-Nguyễn Phạm Anh Dũng Công nghệ chuyển mạch IP-Hoàng Trọng Minh [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]3GPP TS 26.235: "Packet Switched Multimedia Applications; Default Codecs" [15] http:\\www itu int [16] http:\\www 3gpp org [17] http:\\www 3gpp2 org [18] http:\\www ietf org [19] http:\\www cisco com Đồ án tốt nghiệp đại học 80 SVTH: Nguyễn Công Đức ... ? ?Kiến trúc NGN Phân hệ IMS kiến trúc NGN? ?? cần thiết Nội dung đồ án nhằm giải số vấn đề cụ thể phân hệ đa phƣơng tiện IP (IMS) mạng lõi NGN, tập trung nghiên cứu kiến trúc IMS, chức phần tử IMS. .. tốt nghiệp đại học 10 SVTH: Nguyễn Công Đức Chương Kiến trúc NGN phân hệ IMS NGS CHƢƠNG KIẾN TRÚC NGN VÀ PHÂN HỆ IMS TRONG NGS 1.1 Kiến trúc NGN Nhƣ phần trình bày, mạng viễn thơng đƣợc triển... khả tiến đến NGN 15 Hình Kiến trúc mạng NGN .15 Hình Sơ đồ kiến trúc IMS 3GPP 18 Hình Kiến trúc IMS NGN .19 Hình Kiến trúc CSCF 19 Hình Kiến trúc MRF