Kiến trúc NGN và IMS

Mạng viễn thông trên con đường tiến tới NGN

“Mạng thế hệ kế tiếp (NGN) là mạng dựa trên nền gói có thể cung cấp các dịch vụ truyền thông và có thể tận dụng được các dải băng tần rộng, các công nghệ truyền tải với QoS cho phép và ở đó các chức năng liên quan đến dịch vụ sẽ độc lập với các công nghệ truyền tải ở lớp dưới. Nhìn từ mô hình thì các mạng hiện có như PSTN, IN, mạng số liệu, mạng Internet, mạng cáp, mạng vô tuyến đều có thể phát triển lên NGN theo hai con đường là có thể phát triển từng bước thông qua mạng lai ghép, mạng VoIP rồi tiến tới NGN hoặc tiến thẳng lên NGN.

Phân hệ IMS trong kiến trúc NGN .1 Tổng quan IMS

IMS là một phần của kiến trúc mạng thế hệ kế tiếp được cấu thành và phát triển bởi tổ chức 3GPP và 3GPP2 để hỗ trợ truyền thông đa phương tiện hội tụ giữa thoại, video, audio với dữ liệu và hội tụ truy nhập giữa 2G, 3G và 4G với mạng không dây. Ở đây không có mục đích là để chuẩn hóa các dịch vụ trong phạn vi của phân hệ IM CN, mà mục đích chính là để các dịch vụ sẽ được phát triển do các nhà khai thác mạng PLMN và hiệp hội các nhà cung cấp thứ ba khác bao gồm cả không gian Internet đang sử dụng và phân hệ IM CN.

Chức năng các phần tử trong IMS

 Cổng liên mạng ẩn cấu hình: trong việc thực hiện các chức năng trên nhà khai thác có thể sử dụng chức năng cổng liên mạng ẩn cấu hình (THIG) trong I-CSCF hoặc kĩ thuật khác để ẩn cấu hình và khả năng của mạng khỏi các mạng ngoài.  Thay mặt cho một điểm đầu cuối khởi tạo (e.g thuê bao khởi tạo hoặc UE) o Nhận địa chỉ của I-CSCF từ cơ sở dữ liệu để nhà khai thác mạng phục vụ thuê bao đích từ tên người dùng đích (e.g Số điện thoại được quay hoặc URL SIP), khi thuê bao đích là khách từ một nhà khai thác mạng khác gửi yêu cầu hoặc đáp ứng SIP tới I-CSCF đó.

Các giao diện trong IMS

Để mạng có thể hạn chế các luồng thông tin sau không được chuyển ra ngoài khỏi mạng của nhà khai thác: Số lượng chính xác các S-CSCF, các khả năng của các S-CSCF hoặc các khả năng của mạng. Để hạn chế truy nhập từ các mạng bên ngoài, giải pháp báo hiệu cũng sẽ cho phép nhà khai thác mạng hạn chế truy nhập từ các mạng bên ngoài (mức ứng dụng).

IMS của một số tổ chức tiêu chuẩn khác

Cách tiếp cận IMS của mỗi tổ chức khác nhau là khác nhau, ITU-T định hướng xây dựng mạng NGN của mình từ nền tảng mạng cố định, IETF lại xây dựng NGN với nền tảng là mạng Internet còn 3GPP xây dựng NGN với nền tảng mạng di động 3G. Nhưng với cơ sở công nghệ mạng thì vẫn dựa trên nền mạng chuyển mạch kênh và đầu cuối cố định không có khả năng đáp ứng các dịch vụ thông minh, hơn nữa mạng truy nhập vẫn chưa số hóa hoàn toàn do vậy khả năng truyền tải tốc độ cao băng thông lớn với mạng cố định đã bộc lộ nhiều khuyết điểm.

Thủ tục đăng kí mức ứng dụng

Nếu như I-CSCF không được cung cấp tên của S-SCF thì I- CSCF sẽ gửi một bản tin Cx-Select-pull (nhận dạng thuê bao chung, nhận dạng thuê bao riêng) tới HSS để yêu cầu các thông tin liên quan đến S-CSCF được yêu cầu để nó có thể lựa chọn S-CSCF. Nếu một I-CSCF được lựa chọn như một điểm giao tiếp mạng nhà để thực hiện ẩn cấu hình mạng, nó sẽ khác với I- CSCF đóng vai trò tiếp nhận thông tin đăng kí, và nó sẽ cho phép nhận tên các S-CSCF từ thông tin giao tiếp nhà.

Thủ tục xóa đăng kí mức ứng dụng .1 Xóa đăng kí khởi tạo di động

Trong trường hợp thay đổi các thuộc tính dịch vụ của người dùng ví dụ người dùng thuê bao các dịch vụ mới, để cho phép điều đó thì S-CSCF với các khả năng mới có thể được yêu để đáp ứng các yêu cầu mà S- CSCF đã đượcphân bổ cho thuê bao không đáp ứng được. Tùy thuộc vào sự lựa chọn của nhà khai thác, S-CSCF có thể gửi là bản tin Cx-put (nhận dạng thuê bao chung, nhận dạng thuê bao riêng, xóa tên S- CSCF) hoặc Cx-Put (nhận dạng thuê bao chung, nhận dạng thuê bao riêng, giữ tên S-CSCF) với thuê bao không đăng kí dài lâu ở S-CSCF.

Các thủ tục liên quan đến phiên đa phương tiện IP

Điều này được thực hiện nhờ trao đổi thông tin request/ respone SIP chứa trong thông tin dịch vụ và danh sách các điểm URI để định vị thông tin đã được mô tả trong các khuôn dạng phương tiện khác. Kĩ thuật sử dụng cho định tuyến, bảo mật thanh toán vv được xác định trong các phiên SIP IMS cũng sẽ được sử dụng cho các bản tin báo hiệu SIP để chuyển thông tin tới các điểm đầu cuối. Khi một sự kiện dịch vụ xảy ra, S-CSCF hoặc các server ứng dụng sẽ muốn biết thông tin về các điểm đầu cuối, S-CSCF hoặc các Server ứng dụng phát các bản tin yêu cầu thể hiện người dùng.

Thủ tục từ S-CSCF/ MGCF tới S-CSCF/ MGCF

Nếu như nhà khai thác khởi tạo muốn ẩn cấu hình mạng bên trong của họ thì S-CSCF#1 chuyển yêu cầu INVITE qua I-CSCF(THIG)#1(lựa chọn b);mặt khác S- CSCF(THIG)#1chuyển trực tiếp yờu cầu INVITE tới I-CSCF#2 là điểm biết rừ về mạng của thuê bao kết cuối (lựa chọn a). Khi điểm đầu cuối phía khởi tạo hoàn thành thủ tục đặt trước tài nguyên, nó sẽ gửi thông báo đặt trước tài nguyên thành công tới S-CSCF#1 bằng các thủ tục khởi tạo và được chuyển tới điểm đầu cuối phía kết cuối thông qua tuyến phiên. Khi điểm đầu cuối phía khởi tạo đã hoàn thành các thủ tục đặt trước tài nguyên, nó gửi bản tin đặt trước tài nguyên thành công tới S-CSCF#1 bằng các thủ tục khởi tạo và nó chuyển tới điểm đầu cuối kết cuối thông qua tuyến phiên đã được thiết lập.

Thủ tục khởi tạo

Khi đăng kí thành công, P-CSCF biết tên/địa chỉ của bước kế tiếp trong tuyến báo hiệu về phía S-CSCF, I-CSCF(THIG) (nếu mạng nhà muốn ẩn cấu hình bên trong) hoặc S-CSCF (nếu mạng nhà không mong muốn ẩn cấu hình bên trong).  Nếu nhà khai thác mạng nhà muốn ẩn cấu hình mạng của mình thì tên và địa chỉ của một I-CSCF(THIG) của mạng nhà sẽ được cung cấp trong quá trình đăng kí và yêu cầu INVITE sẽ được chuyển tới S-CSCF thông qua I-CSCF(THIG) này. Khi đặt trước tài nguyên đã hoàn thành, UE gửi bản tin đặt trước tài nguyên thành công tới điểm đầu cuối kết cuối thông qua tuyến báo hiệu đã được thiết lập bởi bản tin INVITE–bản tin được gửi đầu tiên tới P-CSCF.

Thủ tục kết cuối

Khi đăng kí hoàn thành, S-CSCF biết địa chỉ của bước kế tiếp cho nó là UICC hoặc P-CSCF trong tuyến báo hiệu, I-CSCF (nếu nó tồn tại) biết tên và địa chỉ của P-CSCFvà P-CSCF biết tên và địa chỉ của UE. MGCF thiết lập một tương tác H.248 để thay đổi kết nối đã được thiết lập trong bước 2 và chỉ thị cho MGW đặt trước tài nguyên cần thiết cho truyền thông đa phương tiện. Khi điểm đầu cuối phía khởi tạo đã hoàn thành việc đặt trước tài nguyên cho nó, thì nó sẽ gửi bản tin thông báo đặt trước tài nguyên thành công tới MGCF bằng các thủ tục S-S.

Thủ tục liên quan đến truy vấn thông tin định tuyến

Trong trường hợp có nhiều hơn một HSS độc lập trong mạng, thì HSS mà chứa thông tin người dùng đang cần thiết cần phải được tìm thấy. Bằng việc gửi lên giao diện Dx bản tin Dx-SLF-Query mà I-CSCF hoặc S-CSCF yêu cầu một nhận dạng thuê bao của thuê bao mà nó đang tìm trong HSS. Như một tùy chọn tại thời điểm đăng kí, I-CSCF có thể chuyển tiếp tến của HSS tới S-CSCF để đơn giản hóa thủ tục S- CSCF tìm HSS của thuê bao.

Thủ tục giải phóng phiên

Tài nguyên mạng IP đã được đặt trước cho tuyến tới di động để nhận các bản tin thông báo cho phiên này bây giờ được giải phóng-việc này được thiết lập từ GGSN. Bước này cũng là kết quả của sự chỉ thị giải phóng tới phân hệ GPRS dể xác định rằng phần mang IP liên quan đến phiên của UE#2 đã được xóa. Nếu P-CSCF quyết định kết thúc phiên thì P-CSCF/ PCF xóa trao quyền tài nguyên đã thực hiện trước đây cho điểm đầu cuối của phiên này.

Thủ tục cho phép các dịch vụ đa phương tiện tiên tiến .1 Các thủ tục chiếm và giữ phiên

 Các thủ tục xác định các đặc điểm thương lượng giữa các điểm đầu cuối của phiên đa phương tiện, xác định các đặc điểm truyền thông (trong bộ mã hóa chung) được sử dụng cho phiên truyền thông đa phương tiện và.  Các thủ tục để thay đổi một phiên trong phạm vi tài nguyên đặt trước đã có hoặc với tài nguyên đặt trước mới (thêm/ xóa một phương tiện, thay đổi các đặc điểm truyền thông bên trong bộ mã hóa, thay đổi độ rộng băng tần yêu cầu) khi phiên đã được thiết lập. Việc này được thực hiện thông qua trao đổi bản tin từ đầu cuối tới đầu cuối để quyết định hoàn thành các đặc điểm truyền thông, sau đó quyết định được tạo từ người khởi tạo phiên như với sự thiết lập các luồng truyền thông.

Chuyển hướng phiên sang đầu cuối PSTN (Chuyển hướng sang UE#1 khởi tạo) S-CSCF của người dùng đích (S-CSCF#2) có thể xác định rằng phiên có thể chuyển hướng sang một đầu cuối PSTN ví dụ đầu cuối miền chuyển mạch kênh hoặc PSTN. Để cho phiên chuyển hướng sang đầu cuối PSTN nơi mà S-CSCF của thuê bao bị gọi (S- CSCF#2) muốn sử dụng phương pháp SIP REDIRECT, S-CSCF#2 sẽ gửi thông tin đích mới (thông tin đầu cuối PSTN) tới người khởi tạo (UE#1).

Các thủ tục phiên kết cuối di động với thuê bao chưa biết

SLF tìm trong cơ sở dữ liệu của nó nhận dạng thuê bao được truy vấn.