Truy nhập tới phân hệ đa phương tiện IP IMS của mạng 3g UMTS qua mạng hữu tuyến và xu hướng hội tụ sử dụng mạng lõi IMS của mạng 3g

Sự ra đời của kiến trúc mạng thế hệ mới với nền tảng là phân hệ đa phương tiện IP IMS, với khả năng hội tụ đa dịch vụ với chất lượng tốt, cơ bản đã giải quyết được những nhu cầu hiện tại

TIỂU LUẬN MÔN HỌC NỀN TẢNG DỊCH VỤ CHO MẠNG THẾ HỆ MỚI

ĐỀ TÀI: Truy nhập tới phân hệ đa phương tiện IP IMS của mạng 3G UMTS qua mạng hữu tuyến và xu hướng hội tụ sử dụng mạng

lõi IMS của mạng 3G

Giảng viên hướng dẫn TS Nguyễn Tài Hưng

Học viên cao học Vũ Sơn Tùng CB110942

Nguyễn Hải Cường CB110816 Lớp BK01

Hà Nội, tháng 05/2012

LỜI MỞ ĐẦU

Trong xu thế phát triển vũ bão của công nghệ hiện nay, cùng với sự đòi hỏi nhu cầu của người sử dụng, các dịch vụ viễn thông ngày nay ngày càng phong phú và đa dạng 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

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 tính mềm dẻo, linh động, các dịch vụ truyền thông đa phương tiện với các yêu cầu về bảo mật, di động,.v.v Sự ra đời của kiến trúc mạng thế hệ mới với nền tảng là phân hệ đa phương tiện IP (IMS), với khả năng hội tụ đa dịch vụ với chất lượng tốt, cơ bản đã giải quyết được những nhu cầu hiện tại với mạng viễn thông, cụ thể là ứng dụng trong các mạng viễn thông 3G

Tạo lập một nền tảng để truy nhập vào IMS miền UMTS qua nhiều kiểu mạng truy nhập khác nhau (như là WLAN, cáp dữ liệu và DSL), mà chúng ta gọi là đa truy nhập vào IMS, có thể cung cấp nhiều lợi ích với khả năng cung cấp nhiều loại hình dịch vụ đa phương tiện nền IP của IMS Là một phần của ý tưởng đa truy nhập, chúng

ta đã thực hiện truy nhập tới IMS thông qua cáp dữ liệu Cấu trúc cáp dữ liệu tìm cách cho phép sử dụng đa dạng các loại dịch vụ đa phương tiện nền IP trên hệ thống truy nhập hybrid quang – đồng trục (HFC) Các thực thể của mạng cáp dữ liệu cần sửa đổi

và phát triển để có thể thiết lập kết nối giữa mạng cáp dữ liệu và IMS của UMTS: từ kết nối tới mạng lõi UMTS (UMTS-CN) và tạo kết nối an toàn, cho đến truy nhập vào dịch vụ và thiết lập phiên Tuy nhiên, phần lớn các công việc nghiên cứu về phát triển kết nối từ WLAN tới mạng 3G, không có nhiều các hoạt động cho chuẩn hóa các thực thể kết nối mạng dữ liệu gói với 3G, và cũng không có các cơ chế hiệu lực đưa ra từ các nhà sản xuất Thêm vào đó, cũng không có tài liệu xuất bản giải quyết về vấn đề này Lĩnh vực này rất hấp dẫn vì nó sẽ dẫn đến sự hội tụ các dịch vụ và cơ sở hạ tầng dùng chung

2

Vì vậy, chúng em thực hiện tiểu luận “Truy nhập tới phân hệ đa phương tiện

IP IMS của mạng 3G UMTS qua mạng hữu tuyến và xu hướng hội tụ sử dụng mạng lõi IMS của mạng 3G”

Nội dung tiểu luận chia làm 3 chương như sau:

Chương 1: Mạng di động 3G UMTS (Vũ Sơn Tùng)

Chương 2: IMS trong mạng di động 3G (Vũ Sơn Tùng)

Chương 3: Xu hướng hội tụ sử dụng lõi IMS trong mạng 3G(Vũ Sơn Tùng) Chương 4: Truy nhập tới phân hệ đa phương tiện IP IMS của mạng 3G UMTS qua mạng hữu tuyến (Nguyễn Hải Cường)

số các giao diện mở (đối với một giao diện được coi là “mở”, thì yêu cầu giao diện đó phải được định nghĩa một cách chi tiết về các thiết bị tại các điểm đầu cuối mà có thể cung cấp bởi 2 nhà sản xuất khác nhau) Các phần tử mạng có thể được nhóm lại nếu

có các chức năng giống nhau, hay dựa vào các mạng con chứa chúng

Theo chức năng thì các phần tử mạng được nhóm thành các nhóm:

+ Mạng truy nhập vô tuyến RAN (Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS là UTRAN) Mạng này thiết lập tất cả các chức năng liên quan đến vô tuyến

+ Mạng lõi (CN): Thực hiện chức năng chuyển mạch và định tuyến cuộc gọi và kết nối dữ liệu đến các mạng ngoài

+ Thiết bị người sử dụng (UE) giao tiếp với người sử dụng và giao diện vô tuyến

Hình 1.1 Kiến trúc hệ thống UMTS ở mức cao

Theo các đặc tả chỉ ra trong quan điểm chuẩn hóa, cả UE và UTRAN đều bao gồm các giao thức hoàn toàn mới, việc thiết kế chúng dựa trên nhu cầu của công nghệ

vô tuyến WCDMA mới Ngược lại, việc định nghĩa mạng lõi (CN) được kế thừa từ GSM Điều này đem lại cho hệ thống có công nghệ truy nhập vô tuyến mới một nền tảng mang tính toàn cầu là công nghệ mạng lõi đã có sẵn, như vậy sẽ thúc đẩy sự quảng bá của nó, mang lại ưu thế cạnh tranh chẳng hạn như khả năng roaming toàn cầu

4

Hệ thống UMTS có thể chia thành các mạng con có thể hoạt động độc lập hoặc

hoạt động liên kết các mạng con khác và nó phân biệt với nhau bởi số nhận dạng duy

nhất

Hình 1.2 Cấu trúc mạng 3G thế hệ mới

Thiết bị người sử dụng (UE) bao gồm 2 phần:

· Thiết bị di động (ME) là đầu cuối vô tuyến sử dụng để giao tiếp vô tuyến qua

giao diện Uu

· Modul nhận dạng thuê bao UMTS (USIM) là một thẻ thông minh đảm nhận

việc xác nhận thuê bao, thực hiện thuật toán nhận thực, và lưu giữ khoá mã mật, khoá

nhận thực và một số các thông tin về thuê bao cần thiết tại đầu cuối

UTRAN cũng bao gồm 2 phần tử:

· Nút B: chuyển đổi dữ liệu truyền giữa giao diện Iub và Uu Nó cũng tham gia

vào quản lý tài nguyên vô tuyến

· Bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC) sở hữu và điều khiển nguồn tài nguyên vô

tuyến trong vùng của nó (gồm các Nút B nối với nó) RNC là điểm truy cập dịch vụ cho tất cả các dịch vụ mà UTRAN cung cấp cho mạng lõi

Các phần tử chính của mạng lõi:

· HSS (Home subscriber Server) Đây là cơ sở dữ liệu chung cho tất cả các

người dùng, nó chứa cả HLR trong thể thức mạng GPRS Nó chịu trách nhiệm lưu trữ danh sách các đặc điểm và thuộc tính dịch vụ của người dùng đầu cuối Danh sách này được sử dụng để kiểm tra vị trí và các biện pháp truy nhập thuê bao Nó cung cấp thông tin thuộc tính người dùng một cách trực tiếp hoặc thông qua các server Thuộc tính thuê bao lưu trữ gồm: nhận dạng người dùng, dịch vụ đã thuê bao, thông tin trao quyền HSS chứa các chức năng đa phương tiện IP để truyền tải thông tin tới các thực thể thích hợp trong mạng lõi để thiết lập cuộc gọi/ phiên, an ninh, trao quyền vv Nó cũng truy nhập vào các server nhận thực như AUC, AAA

· MSC/VLR (Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động/Bộ đăng ký tạm trú) là một

bộ chuyển mạch(MSC) và cơ sở dữ liệu(VLR) phục vụ cho UE ở vị trí tạm thời của nó cho các dịch vụ chuyển mạch kênh Chức năng MSC được sử dụng để chuyển mạch các giao dịch sử dụng chuyển mạch kênh, chức năng VLR là lưu trữ bản sao về hiện trạng dịch vụ người sử dụng là khách và thông tin chính xác về vị trí của thuê bao khách trong toàn hệ thống Phần của hệ thống được truy nhập thông qua MSC/VLR thường là chuyển mạch kênh

· GMSC – (MSC cổng): là một bộ chuyển mạch tại vị trí mà mạng di động mặt

đất công cộng UMTS kết nối với mạng ngoài Tất các kết nối chuyển mạch kênh đến

và đi đều phải qua GMSC

· SGSN (Nút hỗ trợ GPRS phục vụ) có chức năng tương tự như MSC/VLR

nhưng thường được sử dụng cho các dịch vụ chuyển mạch gói

· GGSN (Node cổng hỗ trợ GPRS) có chức năng gần giống GMSC nhưng phục

vụ các dịch vụ chuyển mạch gói

· CSCF: có thể có một số vai trò khác nhau khi được sử dụng trong phân hệ đa

phương tiện IP Nó có thể hoạt động như một Proxy-CSCF (P-CSCF), như một Serving-CSCF (S-CSCF), và có thể như một Interrogating-CSCF (I-CSCF)

· MGCF (Media Gateway Control Function)

Thành phần này là điểm kết cuối cho PSTN/ PLMN cho một mạng xác định

6

MGCF thực hiện các chức năng sau:

§ Điều khiển trạng thái cuộc gọi gắn liền với điều khiển kết nối cho các kênh phương tiện trong một MGW

§ Truyền thông với CSCF

§ MGCF lựa chọn CSCF phụ thuộc vào số định tuyến cho các cuộc gọi lối vào từ các mạng kế thừa

§ Thực hiện chuyển đổi giao thức giữa mạng kế thừa (ví dụ ISUP, R1/ R2 vv) và các giao thức điều khiển cuộc gọi mạng R00

§ Giả sử MGCF nhận được thông tin ngoài băng thì nó có thể chuyển tiếp thông tin này tới CSCF/ MGW

· SGW (Signalling gateway function)

Chức năng cổng báo hiệu được sử dụng để kết nối các mạng báo hiệu khác nhau

ví dụ mạng báo hiệu SCTP/ IP và mạng báo hiệu SS7 Chức năng cổng báo hiệu có thể triển khai như một thực thể đứng một mình hoặc bên trong môj thực thể khác Các luồng phiên trong đặc tả này không thể hiện SGW nhưng khi làm việc với PSTN hay miền chuyển mạch kênh thì cần có một SGW để chuyển đổi truyền tải báo hiệu SGW được triển khai như hai node logic sau:

§ Cổng báo hiệu chuyển mạng (R-SGW)

Vai trò của R-SGW liên quan đến chuyển mạng từ/ tới miền chuyển mạch kênh 2G/ R99 và miền GPRS tới/ từ miền dịch vụ thoại MUTS R00 và miền GPRS UMTS

Để chuyển mạng đúng cách R-SGW thực hiện chuyển đổi báo hiệu tại lớp transport

§ Cổng báo hiệu truyền tải T-SGW (Transport Singnalling Gateway)

Thành phần này trong mạng R4/5 là các điểm kết cuối PSTN/ PLMN trong một mạng xác định Nó ánh xạ báo hiệu cuộc gọi từ/ tới PSTN/ PLMN lên mạng mang IP

và gửi nó từ/ tới MGCF

Mạng ngoài có thể chia thành 3 nhóm:

· Các mạng chuyển mạch kênh: Các mạng này cung cấp các kết nối chuyển

mạch kênh, giống như dịch vụ điện thoại đang tồn tại Ví dụ như ISDN và PSTN

· Các mạng chuyển mạch gói: Các mạng này cung cấp các kết nối cho các dịch

vụ dữ liệu gói, chẳng hạn như mạng Internet

· Mạng dịch vụ đa phương tiện IP

CHƯƠNG II: IMS TRONG MẠNG DI ĐỘNG 3G

Tóm tắt: các hệ thống dựa trên nền IP mang đến cho các nhà mạng cơ hội mở rộng các

dịch vụ của họ, tích hợp cả thoại và truyền thông đa phương tiện và chuyển chúng tới các môi trường mới Đây là điều mà công nghiệp gọi là hội tụ Các mạng UMTS của

dự án đối tác thế hệ thứ 3 (3GPP) hứa hẹn cung cấp nhiều tính năng tiên tiến và các ứng dụng phong phú cho người dùng trong môi trường mạng không dây 3G Một phân

hệ mạng lõi đa phương tiện IP đang được giới thiệu cho phép hội tụ và truy nhập vào thoại, video, messaging, dữ liệu và các công nghệ dựa trên nền web cho người dùng không dây Mục đích là để kết hợp sự phát triển của Internet với sự phát triển trong truyền thông di động

1 Giới thiệu

Dự án đối tác thế hệ thứ 3 (3GPP), Viện tiêu chuẩn viễn thông châu Âu (ETSI)

và diễn đàn Parlay đã đưa ra định nghĩa kiến trúc dịch vụ Phân hệ đa phương tiện trên nền IP (IMS) IMS được giới thiệu trong mạng lõi UMTS như là một mở rộng của các lĩnh vực như chuyển mạch kênh (CS) và chuyển mạch gói (PS) Chuyển mạch gói hỗ trợ các dịch vụ thoại và dữ liệu dựa trên các giao thức GSM Chuyển mạch gói phục

vụ như mạng lõi cho các dịch vụ GPRS Để nghiên cứu sâu nhiều tính năng tiên tiến, đổi mới, phong phú, chất lượng cao của các dịch vụ đa phương tiện trên nền IP trong các ứng dụng mạng di động, IMS được thiết lập để cung cấp các dịch vụ đa phương tiện IP trên lĩnh vực chuyển mạch gói Với người sử dụng, nó cung cấp một trải nghiệm hoàn toàn mới; với nhà mạng nó cung cấp các giải pháp cho các vấn đề nền tảng như giảm xáo trộn và tạo nguồn doanh thu mới

Chuẩn hóa IMS đang được tiến hành trong hội đồng tiêu chuẩn hóa các công nghiệp di động, 3GPP, và giai đoạn đầu tiên đã được hoàn thành với sự ổn định của phiên bản tiêu chuẩn 5 Trong các tiêu chuẩn này, 3GPP đã tạo ra một lộ trình rõ ràng để làm

vụ thành một hệ thống tích hợp ngang hàng, IMS cho phép các tổ hợp mới của các dịch vụ và các thành phần dịch vụ Cấu trúc dịch vụ mới này không chỉ làm

cho nó dễ dàng hơn để kết hợp các dịch vụ mà còn để phát triển và triển khai dịch

vụ mới trong chu kỳ ngắn hơn

Các ví dụ về dịch vụ:

Danh sách hiện có, Rich Call, nhóm trò chuyện, Push-to-talk, Quảng cáo đa phương tiện, hội thảo từ xa, tin nhắn tức thì, Multiparty Gaming và dịch vụ Thông tin Cá nhân

Hình 1.4 dịch vụ Presence List

Trong khi công nghệ đó thu hút đối với các nhà mạng và nhà cung cấp, phần lớn nó lại không được người dùng chú ý Rất có thể là các chi tiết của IMS sẽ ít nhiều không được người dùng cuối biết đến, nhưng những gì họ nhận thấy đó chính là sự thay đổi trong các dịch vụ mà họ có thể sử dụng và truy cập Những dịch vụ này sẽ không còn được xây dựng theo mô hình các dịch vụ thoại thông thường một – một,

mà ta sẽ thấy các dịch vụ được xây dựng xoay quanh khái niệm các nhóm hình thành trên cơ sở lợi ích/nhu cầu chung để giao tiếp và trao đổi thông tin Cá nhân cũng

sẽ có nhiều lựa chọn hơn về cách thức giao tiếp với những người khác để quản lý và cá nhân hoá các thông tin

3 Cấu trúc mạng IMS (Phân hệ đa phương tiện IP)

Các yếu tố chính trong cấu trúc logic của IMS là:

Chức năng điều khiển phiên cuộc gọi Interrogating (I-CSCF) – Tùy ý trong 3GPP, CSCF này sẽ là điểm liên lạc cho một mạng khi các mạng khác cần phải thực hiện liên lạc

Máy chủ thuê bao thường trú (HSS) – Bắt nguồn từ HLR, HSS xử lý thông tin của tất

cả các khách hàng thuê bao cho IMS

Chức năng quản lý tài nguyên đa phương tiện (MRF) – Máy chủ chức năng quản lý tài nguyên đa phương tiện mà thực hiện chức năng lập cầu nối hội nghị hoặc các Dịch vụ trả lời thoại tương tác

Các máy chủ ứng dụng – Các máy chủ ứng dụng mà cung cấp các dịch vụ ứng dụng dựa trên SIP như dịch vụ hiện hữu và trò chuyện nhóm

Hình 1.5 Tổng quan đơn giản của phân hệ đa phương tiện IP (IMS)

4 SIP IN IMS

SIP là giao thức được lựa chọn nhằm hỗ trợ các dịch vụ đa phương tiện IP trong IMS của 3GPP UMTS IMS cho phép kết nối ngang hàng đối với các dịch vụ như VoIP và các cuộc gọi có nhiều phương tiện truyền thông bao gồm truyền dữ liệu

Hình 1.6 Đăng ký SIP và thiết lập phiên trong IMS

P-CSCF đóng vai trò như một proxy SIP giữa MN và I-CSCF/CSCF CSCF thực hiện các chức năng đăng ký SIP thực tế và điều khiển phiên, bao gồm kích hoạt dịch vụ Sau khi đạt được kết nối IP thông qua mạng gói (ví dụ GPRS trong 3GPP), MN sẽ thực hiện đăng ký với S-CSCF (Hình vẽ) Các yêu cầu đăng ký được chuyển tiếp qua P-CSCF SCSCF xác nhận MN và truy xuất hồ sơ cá nhân của người dùng Sau khi xác nhận thành công, MN được đăng ký và ở trạng thái sẵn sàng thiết lập hoặc nhận cuộc gọi SIP Để thiết lập một cuộc gọi SIP, MN sẽ gửi một lời mời INVITE đến cơ sở SIP và gửi thông báo đến các nút liên lạc PCSCF chuyển yêu cầu

S-12

đến S-CSCF dựa trên thông tin định tuyến dịch vụ thiết lập P-CSCF xác nhận rằng yêu cầu đang tiến tới một liên kết bảo mật hợp lệ, trong khi SCSCF tin tưởng yêu cầu đến từ các P-CSCF bởi vì chúng nằm trong cùng một miền tin cậy Thiết lập cuộc gọi đòi hỏi một loạt đường tryền khứ hồi để cho phép hai nút cuối cùng trao đổi thông tin về các thành phần truyền thông của cuộc gọi (ví dụ như thoại, video) và để cài đặt chất lượng dịch vụ tương ứng Cần lưu ý rằng MN luôn trao đổi báo hiệu SIP với P-CSCF, và giao tiếp trực tiếp với S-CSCF là không được phép

Có hai lý do chính của việc này đó là: thứ nhất, P-CSCF là điểm cuối của liên kết bảo mật với người sử dụng và đảm bảo bảo vệ tính toàn vẹn của báo hiệu SIP Thứ hai, báo hiệu SIP đã trao đổi giữa người dùng và PCSCF được nén để tối ưu hóa việc

sử dụng các tài nguyên không dây, và P-CSCF xử lý việc nén báo hiệu SIP (SigComp).Ngoài ra, điều này cho phép các nhà cung cấp dịch vụ mạng tạm trú theo dõi và áp dụng các chính sách và dịch vụ địa phương cho các dịch vụ SIP mà MN truy cập vì PCSCF (nếu trong mạng tạm trú) có thể kiểm tra tất cả các báo hiệu SIP mà cơ

sở MN và SIP đã trao đổi Các thông số IETF SIP xác định phần mở rộng SIP trên đỉnh SIP RFC cơ bản, do đó 3GPP đã quy định một hồ sơ các phần mở rộng SIP được thực hiện bắt buộc bởi các mạng IMS, tức là các tùy chọn nào của SIP được sử dụng và sử dụng như thế nào Đặc biệt, do trong di động 3GPP được hỗ trợ bởi các chức năng mạng lõi gói như GPRS, di động SIP không được hỗ trợ trong IMS Thực

tế, trong GPRS / UMTS, MS không bao giờ thay đổi điểm kết nối mạng, và do

đó không bao giờ thay đổi địa chỉ IP

5 Lập mạng dựa trên chính sách (PBN) trong IMS

Trong khi các mạng di động hiện tại được giới hạn đối với truyền tải gói cố gắng tối đa (best effort) , và các dịch vụ mới bao gồm ứng dụng đa phương tiện, dịch

vụ thời gian thực, chơi trò chơi tương tác, kinh doanh và các ứng dụng doanh nghiệp

trọng yếu đòi hỏi đảm bảo chất lượng dịch vụ đầu cuối tới đầu cuối (end-to-end QoS)

từ mạng Lập mạng dựa trên chính sách (PBN) là một phương pháp tiếp cận độc lập miền mới lạ để tạo điều kiện vận hành các mạng dựa trên IP và giới thiệu khái

niệm điều khiển mạng động.Các cơ chế dựa trên chính sách được áp dụng để hỗ

trợ kiểm soát end-to-end QoS trong các phân hệ đa phương tiện IP (IMS) của các

mạng 3G UMTS

Người dùng cuối của một mạng thực thi chính sách có thể tận dụng việc truy cập vào đường truyền chất lượng cao bất cứ khi nào cần cho các dịch vụ ưu tiên hàng đầu Nó cũng có nghĩa người dùng sẽ chỉ phải trả cho mức chất lượng dịch vụ được sử dụng Đối với người điều khiển, PBN có thể cung cấp đa dạng các tùy chọn cho việc giới thiệu các chức năng truyền tải “cá nhân hóa” và các dịch vụ thời gian thực dựa trên IP, trong khi các tài nguyên mạng được phân bổ và sử dụng một cách hiệu quả nhất

Chức năng Quyết định Chính sách (PDF) mà hiện đang được tiêu chuẩn hóa trong 3GPP như một phần trong Phân hệ đa phương tiện IP (IMS) UMTS có thể khai thác công nghệ dựa trên chính sách nhằm cung cấp các dịch vụ QoS IP

Tiếp theo, việc quản lý QoS dựa trên chính sách cung cấp điều khiển mạng hoàn chỉnh, như quản lý nghẽn lưu lượng, khống chế và định hình lưu lượng, kiểm soát băng thông và cân bằng lưu lượng

Trong một mạng dựa trên chính sách, nguyên lý hoạt động của hệ thống được quy định bởi các quy tắc chính sách cấp cao theo cách khai báo và không theo cấu hình cụ thể của các yếu tố hệ thống cá nhân như trong các mạng thông thường Các chính sách là các liên kết giữa một thông số doanh nghiệp cấp cao của các dịch vụ mong muốn và các cấu hình phần tử mạng (NE) cấp thấp cung cấp các dịch vụ

đó Các quy tắc doanh nghiệp cấp cao được ánh xạ tới các cấu hình NE cấp thấp Các chính sách có thể xử lý cấu hình mạng, bao gồm cả chất lượng dịch vụ (QoS), Thỏa thuận mức dịch vụ (SLA), Mạng riêng ảo (VPN), và các vấn đề bảo mật

Lập mạng dựa trên chính sách cung cấp một nền tảng vững mạnh để xây dựng một mạng thông minh có chức năng tự động hoá nhiều trong số các nhiệm vụ quản

lý và vận hành

IETF đã xác định một khung chính sách để biến đổi các chuỗi quy tắc chính sách sang các cấu hình thiết bị mạng trong một miền quản trị Hình vẽ mô tả thuyết

từ nguồn chính sách để hồi đáp lại các sự kiện chính sách do các dịch vụ QoS IP ký hợp đồng khởi tạo, chẳng hạn như việc tiếp nhận một thông điệp Giao thức dự trữ tài nguyên (RSVP) từ điểm thực thi chính sách (PEP) Nó dịch các quy tắc chính sách thành một chuỗi các thao tác cấu hình cơ cấu được giao tiếp tới PEP như các quyết định chính sách Sau đó PEP thực hiện các thao tác được nêu rõ trong các quyết định

đã đưa ra để xử lý các quy tắc chính sách khởi tạo cần phải trả lại PEP, mà có khả năng dịch thành các thao tác cấu hình Những quy định chính sách có thể được lưu trữ trong PEP để các sự kiện chính sách khởi tạo tương lai tương tự có thể được được phục vụ cục bộ mà không cần sự tương tác hơn nữa với PDP

6 Cấu trúc chính sách IMS UMTS

Như được mô tả trong mô hình tham chiếu các IETF, PBN bao gồm hai yếu

tố chính PDP và PEP Các PEP thường trú tại các nút mạng nhận thức - chính sách mà thực hiện các thao tác được quy định bởi các quy tắc chính sách Các thao tác đã thực hiện dựa trên các quyết định của một PDP làm nhiệm vụ truy hồi các quy tắc chính sách lấy từ nguồn chính sách PDP là cơ quan cuối cùng PEP cần tìm đến để thực hiện các thao tác.Trong IMS, chức năng kiểm soát chính sách (PCF) đóng vai trò của PDP PCF có thể là một thành phần logic của một P-CSCF hoặc một thực thể riêng biệt hoàn toàn Do nút phục vụ GPRS cổng (GGSN) là đường truyền dữ liệu nên đây

là vị trí hợp lý cho PEP Nguồn lưu trữ chính sách có thể là một thực thể bên ngoài PCE Một kho lưu trữ dữ liệu Giao thức truy cập nhanh các dịch vụ thư mục (LDAP) có thể được sử dụng cho mục đích này PCF giao tiếp với PEP thông qua giao diện Go Nó cho phép hai chế độ hoạt động.Trong chế độ push, PCF bắt đầu giao tiếp với PEP và gửi cho PEP quyết định của mình Trong chế độ pull, PEP khởi tạo giao

tiếp với PCF để yêu cầu một quyết định cho một lưu lượng IP cụ thể.Hình vẽ mô

tả mối quan hệ giữa các thực thể này

PCF: Trong suốt quá trình thiết lập một phiên SIP, một P-CSCF là điểm tiếp xúc đầu tiên trong miền IMS cho một UE Do đó đây là nơi tự nhiên để ủy quyền việc sử dụng các tài nguyên mạng như BW do UE yêu cầu Các yêu cầu QoS của UE được truyền trong giao thức mô tả phiên (SDP) trong một thông điệp SIP PCF kiểm tra nguồn và địa chỉ IP đích và số cổng trong việc đưa ra quyết định của mình PCF đề cập đến các quy tắc chính sách được lưu trữ trong nguồn và tạo

ra một thẻ ủy quyền xác định duy nhất phiên SIP đi qua nhiều ngữ cảnh Giao thức dữ liệu gói (PDP) được kết thúc bằng một GSN Mã thông báo này được gửi đến UE qua các thông điệp SIP để UE có thể sử dụng nó nhằm xác định các luồng phiên liên quan tới PEP trong GGSN trong truyền các gói IP tiếp theo Cơ chế này là phù hợp với đặc điểm kỹ thuật trên ủy quyền phương tiện hỗ trợ trong giao thức SIP

PEP: Trong miền PS, một GGSN duy trì kết nối với các mạng bên ngoài PS như Internet Từ quan điểm dịch vụ, các điều khiển GGSN mà các luồng IP được phép đi vào mạng IP ngoài bằng cách định chính sách các gói IP dựa trên đích đến, các địa chỉ IP nguồn và số cổng.Vai trò của PEP là đảm bảo rằng chỉ các luồng IP được ủy quyền mới được phép sử dụng các tài nguyên mạng đã được lưu trữ và được phân cấp tới chúng

16

Hình 1.7 Cấu trúc chính sách IMS của UMTS

Chức năng thực thi chính sách trong GGSN được gọi là cổng Một cổng bao gồm một bộ phân loại gói tin, một dụng cụ đo lưu lượng và các cơ chế xử lý gói liên quan Khi một luồng IP được ủy quyền bởi PCF, PEP sẽ mở cửa cho luồng bằng cách cho phép nó vượt qua các cơ chế xử lý gói tin Nhưng nếu luồng IP không được phép

của PCF, PEP sẽ đóng cửa và ngừng các gói tin IP Đây được gọi là điều khiển xác thực dựa trên chính sách Nó đảm bảo rằng một luồng IP chỉ được phép sử dụng các

tài nguyên đã được phê duyệt bởi các quy tắc chính sách Quá trình này diễn ra ở cấp dịch vụ mang IP (BS)

Giao diện và giao thức Go 3GPP: Trong IMS, báo hiệu thiết lập phiên được tách

ra từ đường dẫn dữ liệu của phiên PCF cư trú trên đường truyền tín hiệu trong khi GGSN nằm trên đường truyền dữ liệu Vai trò của PCF là ủy quyền thành lập phiên ở cấp chính sách Để thực sự thiết lập đường dẫn dữ liệu của phiên, GGSN phải dự trữ mức tài nguyên QoS phù hợp Để thắt chặt việc ủy quyền cấp chính sách đối với việc dự trữ tài nguyên QoS tương ứng, thành phần PEP của GGSN cần phải xác nhận yêu cầu dự trữ với PCF Giao diện Go tạo điều kiện cho giao tiếp cần thiết giữa PDF và PEP để có thể nhận ra xác nhận này

3GPP đã chọn sử dụng Cung cấp chính sách – Dịch vụ chính sách mở chung (COPS-PR) như giao thức giao tiếp trên giao diện Go Nó cung cấp một khung hồi đáp yêu cầu đơn giản để truyền tải thông tin chính sách một cách tin cậy giữa PEP và PDF qua một kết nối TCP Bằng cách này PEP đóng vai trò như một khách hàng gửi yêu cầu, cập nhật và xóa đến PDF PDF trả quyết định cho PEP tương ứng với những yêu cầu này Cuối cùng, PEP hoàn tất giao dịch bằng cách đáp lại bằng các báo cáo về tình trạng thi hành các quyết định Nội dung thông điệp, tức là mô hình thông tin của các thông điệp COPS-PR của giao diện Go do Cơ sở thông tin Chính sách Go (PIB) quy định PEP và PDF duy trì thông tin trạng thái cho mọi yêu cầu khởi xướng từ PEP Do đó, PDF có thể theo dõi tình trạng của PEP và có thể bắt đầu một giao dịch thông tin chính sách cho một trạng thái yêu cầu hiện có bằng cách gửi các quyết định chủ động tới PEP Ngoài ra, PDF có thể thiết lập các quyết định tới các yêu cầu mới bằng cách tham chiếu các trạng thái yêu cầu đã cài đặt trước đó mà có liên quan với các yêu cầu mới Bản chất trạng thái của giao thức COPS-PR cho phép PDF đẩy thông tin cấu hình tới PEP và loại bỏ thông tin này khi không còn cần thiết Chuỗi các sự kiện chính sách sẽ kích hoạt PEP để thu hút các quyết định từ PDF được quy định trong thông tin chính sách được cài đặt trong PEP trong suốt giao dịch yêu cầu cấu hình PEP có thể lưu trữ các quyết định trong một điểm quyết định chính sách khu vực, do đó cho phép GGSN đưa ra các quyết định điều khiển xác nhận mà không cần sự tương tác bổ sung với PDF Điều này sẽ giảm lưu lượng truy cập qua giao diện Go và làm giảm tải xử lý trên PDF