Kiến trỳc liờn quan đến chức năng tài nguyờn đa phương tiện (MRF: Multimedia Resource Function) được thể hiện trong hỡnh 2.20:
Hỡnh 2.20: Kiến trỳc MRF
MRF được phõn tỏch thành bộ điều khiển chức năng tài nguyờn đa phương tiện MRFC và bộ xử lớ chức năng tài nguyờn đa phương tiện MRFP. Nhiệm vụ của của MRFC như sau:
− Điều khiển tài nguyờn phương tiện trong MRFP
− Dịch thụng tin đến từ AS và S-CSCF (Vớ dụ nhận dạng phiờn) đểđiều khiển MRFP một cỏch phự hợp AS S-CSCF MRFP MRFC
Nhiệm vụ của MRFP như sau:
− Điều khiển phần mang giữa MRFP và GGSN − Cung cấp tài nguyờn để MRFC điều khiển − Trộn cỏc luồng phương tiện lối vào
− Tài nguyờn luồng phương tiện − Xử lớ luồng phương tiện 2.3.5 Cỏc thực thể thực hiện chức năng tương tỏc với cỏc mạng (BGCF, MGCF, IMS-MGW, SGW) Cỏc thực thể chức năng tương tỏc với mạng PSTN và mạng chuyển mạch kờnh được thể hiện trong hỡnh 2.21. Hỡnh 2.21: Cỏc thực thể chức năng tương tỏc với PSTN/CS • BGCF
Chức năng điều khiển cổng chuyển mạng (BGCF - Breakout Gateway Control Function) lựa chọn mạng PSTN và mạng chuyển mạch kờnh (CSN) mà lưu lượng sẽđược định tuyến sang.
BGCF thực hiện cỏc chức năng sau:
- Nhận yờu cầu từ S-CSCF để lựa chọn điểm kết nối ra mạng PSTN hay mạng CS
- Lựa chọn mạng để kết nối liờn mạng với mạng CS. Trong trường hợp
điểm kết nối ra thuộc cựng mạng với BGCF, thỡ BGCF sẽ lựa chọn MGCF cho kết nối liờn mạng với mạng CS; chuyển tiếp bỏo hiệu SIP tới MGCF này. Trong trường hợp điểm kết nối ra thuộc một mạng khỏc so với mạng của BGCF, BGCF sẽ chuyển tiếp bỏo hiệu phiờn tới BGCF của mạng đó chọn. Nếu kết nối ra thuộc mạng khỏc và nhà khai thỏc yờu cầu ẩn cấu hỡnh mạng đú thỡ BGCF gửi bỏo hiệu SIP thụng qua một I-CSCF (THIG) về phớa BGCF của mạng đú.
• MGCF
MGCF cú nhiệm vụ quản lý cổng phương tiện, bao hàm cỏc chức năng như:
- Điều khiển trạng thỏi cuộc gọi gắn liền với điều khiển kết nối cho cỏc kờnh phương tiện trong một MGW
- Liờn lạc với S-CSCF để quản lý cỏc cuộc gọi trờn kờnh phương tiện - Thực hiện chức năng chuyển đổi giao thức bỏo hiệu giữa mạng IMS và
mạng CS: từ giao thức bỏo hiệu bỏo hiệu ISUP (của mạng CS) sang giao thức SIP (của mạng IMS)
- Xỏc định điểm chuyển tiếp cuộc gọi xuất phỏt từ mạng
• IMS-MGW (IP multimedia subsystem – Media Gateway function)
Một IMS-MGW cú thể kết thỳc cỏc kờnh mang từ mạng chuyển mạch kờnh và cỏc luồng phương tiện từ mạng chuyển mạch gúi. IMS-MGW cú thể
hỗ trợ chuyển đổi phương tiện điều khiển mang và xử lý tải trọng (vớ dụ mó hoỏ, triệt vọng, cầu hội nghị). Nú cú thể:
- Tương tỏc với MRFC đểđiều khiển tài nguyền - Tự nú điều khiển tài nguyờn như triết tiếng vọng ..
- Chuyển đổi codec dựng trong phõn hệ IMS sang codec dựng trong mạng khỏc và ngược lại
• SGW (Signalling Gateway function)
Chức năng cổng bỏo hiệu được sử dụng để kết nối cỏc mạng bỏo hiệu khỏc nhau vớ dụ SCTP/IP và mạng bỏo hiệu SS7. Chức năng cổng bỏo hiệu cú thể triển khai như một thực thể đứng một mỡnh hoặc bờn trong một thực thể
khỏc. Cỏc luồng phiờn trong đặc tả này khụng thể hiện SGW nhưng khi làm việc với PSTN hay miền chuyển mạch kờnh thỡ cần cú một SGW để chuyển
đổi truyền tải bỏo hiệu.
2.3.6 Thực thể IMS-ALG và TrGW
Hỡnh 2.22: Vị trớ chức năng IMS-ALG và TrGW
Nhận thấy rằng trong tương lai mạng chỉ cú thể dựng IPv6 mới cú thể đỏp ứng đủ cho người dựng, 3GPP đó quyết định chọn IPv6 sẽ là phiờn bản dựng cho cỏc kết nối IMS. Tuy nhiờn khi bản IMS đầu tiờn được tung ra, Ipv6 vẫn chưa được phổ biến bằng IPv4 với NAT, hầu hết cỏc ứng dụng Internet
đều chạy IPv4, chỉ cú một ớt mạng di động sẵn sàng dựng IPv6. Do đú IMS hỗ
trợ hai phiờn bản IP là IPv4 và IPv6. Tại một số điểm của một phiờn, sự liờn mạng giữa hai phiờn bản này cú thể xảy ra. Để cú thể chuyển đổi giữa IPv4 và
IPv6 mà khụng cần một thiết bị hỗ trợ nào, IMS cú thờm hai thực thể chức năng để cung cấp quỏ trỡnh chuyển đổi, đú là: IMS Application Layer Gateway (IMS-ALG) và Transition Gateway (TrGW).
2.4 Một số giao diện trong kiến trỳc IMS
Cỏc điểm tham chiếu trong kiến trỳc IMS được thể hiện ở hỡnh 2.23.
P-CSCF S-CSCF MGCF HSS Cx IP Multimedia Networks IM- MGW CS Network Mn Mb Mg Mm MRFP Mb Mr Mb Legacy mobile signalling Networks I-CSCF Mw Mw Gm Mj Mi BGCF Mk Mk C, D, Gc, Gr UE Mb Mb Mb MRFC SLF Dx Mp CS CS IMS Subsystem Cx Mm AS ISC Sh Ut BGCF Mg Dh
Hỡnh 2.23: Kiến trỳc IMS - Thể hiện cỏc điểm tham chiếu
2.4.1 Giao diện Gm
Điểm tham chiếu Gm nối UE đến IMS. Nú được sử dụng để vận chuyển tất cả cỏc bản tin bỏo hiệu SIP giữa UE và IMS (cụ thể là P-CSCF). Cỏc thủ
thục trong giao diện Gm cú thể chia làm 3 loại: đăng ký, điều khiển phiờn và cỏc giao dịch.
• Trong thủ tục đăng ký, UE sử dụng điểm tham chiếu Gm để gửi một yờu cầu đăng ký với một dấu hiệu của cỏc cơ chế bảo mật được hỗ trợ
trong UE đến P-CSCF. Trong suốt quỏ trỡnh đăng ký, UE trao đổi cỏc tham số cần thiết cho việc nhận thực của bản thõn nú và của mạng, để
nắm được cỏc thực thể người sử dụng đó đăng ký ẩn, thương lượng cỏc tham số cần thiết cho một liờn kết bảo mật SA (Security Association) với P-CSCF và cú thể bắt đầu việc nộn SIP. Ngoài ra, điểm tham chiếu Gm cũn được sử dụng để thụng bỏo cho UE biết khi xảy ra việc xoỏ
đăng ký được khởi tạo bởi mạng hoặc nhận thực lại được khởi tạo bởi mạng.
• Cỏc thủ tục điều khiển phiờn chứa cỏc cơ chế cho cả những phiờn khởi
đầu của mạng di động và những phiờn kết thỳc của mạng di động. Trong cỏc phiờn khởi đầu, điểm tham chiếu Gm được sử dụng để
chuyển tiếp cỏc yờu cầu từ UE đến P-CSCF. Trong cỏc phiờn kết thỳc,
điểm tham chiếu Gm được sử dụng để chuyển tiếp cỏc yờu cầu từ P- CSCF đến UE.
• Cỏc thủ tục giao dịch được sử dụng để gửi cỏc yờu cầu riờng lẻ (vớ dụ
như Message) và nhận tất cả cỏc phản hồi (vớ dụ: 200 OK) cho yờu cầu
đú thụng qua điểm tham chiếu Gm. Điểm khỏc nhau giữa cỏc thủ tục giao dịch và cỏc thủ tục điều khiển phiờn đú là trong cỏc thủ tục giao dịch, dialog khụng được tạo ra.
2.4.2 Giao diện Mw
Điểm tham chiếu Gm kết nối UE đến IMS (cụ thể là đến P-CSCF). Sau
đú, cần phải cú một giao diện dựa trờn SIP giữa cỏc CSCF khỏc nhau. Giao diện này gọi là Mw. Cỏc thủ tục trong điểm tham chiếu Mw cú thể chia làm 3 loại sau: đăng ký, điều khiển phiờn và giao dịch.
• Trong thủ tục đăng ký, P-CSCF sử dụng điểm tham chiếu Mw để
chuyển tiếp một yờu cầu đăng ký từ UE đến I-CSCF. Sau đú, I-CSCF lại sử dụng điểm tham chiếu để chuyển yờu cầu đú đến S-CSCF. Cuối cựng, phản hồi từ S-CSCF được đưa trở lại thụng qua điểm tham chiếu Mw. Ngoài ra S-CSCF cũn sử dụng điểm tham chiếu Mw trong cỏc thủ
tục đăng ký khởi tạo bởi mạng để thụng bỏo cho UE về huỷ đăng ký
được khởi tạo bởi mạng và nhận thực lại được khởi tạo bởi mạng, để
thụng bỏo cho P-CSCF là nú nờn giải phúng cỏc tài nguyờn liờn quan
đến một user cụ thể.
• Cỏc thủ tục điều khiển chứa cỏc cơ chế cho cả những phiờn khởi tạo của mạng di động và phiờn kết thỳc của mạng di động. Trong cỏc phiờn khởi tạo, điểm tham chiếu Mw được sử dụng để chuyển tiếp cỏc yờu cầu từ P-CSCF đến S-CSCF và từ S-CSCF đến I-CSCF. Trong cỏc phiờn kết thỳc, điểm tham chiếu Mw được sử dụng để chuyển tiếp cỏc yờu cầu từ I-CSCF đến S-CSCF và từ S-CSCF đến P-CSCF. Điểm tham chiếu này cũn được dung cho việc giải phúng phiờn được khởi tạo bởi mạng. Vớ dụ như P-CSCF cú thể khởi tạo một giải phúng phiờn hướng đến S-CSCF nếu nú nhận được một dấu hiệu từ PDF là thành phần vận chuyển media đó bị mất. Ngoài ra, thụng tin liờn quan đến tớnh cước cũng được vận chuyển thụng qua điểm tham chiếu Mw. • Cỏc thủ tục giao dịch được dung để chuyển một yờu cầu riờng lẻ và để
nhận tất cả cỏc phản hồi của yờu cầu đú thụng qua điểm tham chiếu Mw. Như đó núi ở phần trước, điểm khỏc nhau giữa cỏc thủ tục giao dịch và cỏc thủ tục điều khiển phiờn là dialog khụng được tạo ra.
2.4.3 Giao diện ISC
Trong kiến trỳc IMS, AS là cỏc thực thể chứa và thực hiện cỏc dịch vụ
(vớ dụ: presence, chuyển tiếp cỏc bản tin và chuyển tiếp cỏc phiờn). Do đú, cần cú một giao diện cho gửi và nhận cỏc bản tin SIP giữa CSCF và một AS. Giao diện này được gọi là giao diện điều khiển dịch vụ IMS (ISC: IMS
Service Control) và giao thức được chọn trong giao diện này là SIP. Cỏc thủ
tục của ISC cú thể chia làm 2 loại sau: định tuyến yờu cầu SIP khởi tạo đến một AS và cỏc yờu cầu SIP khởi tạo của AS.
Khi S-CSCF nhận được một yờu cầu SIP khởi tạo thỡ nú sẽ phõn tớch yờu cầu này. Dựa vào kết quả phõn tớch, S-CSCF cú thể quyết định định tuyến yều cầu đến một AS cho cỏc quỏ trỡnh tiếp theo. AS này cú thể kết thỳc, gửi lại hoặc uỷ nhiệm yờu cầu từ S-CSCF.
Một AS cú thể khởi tạo một yờu cầu (VD: dựa trờn hành động của người dựng).
2.4.4 Giao diện Cx
Cỏc dữ liệu thuờ bao và dịch vụ được lưu trữ cốđịnh trong HSS. Những dữ liệu tập trung này được sử dụng bởi I-CSCF và S-CSCF khi người sử dụng
đăng ký hoặc nhận cỏc phiờn. Do đú, phải cú một giao diện giữa HSS và CSCF. Giao diện này gọi là Cx và giao thức được lựa chọn là Diameter. Cỏc thủ tục cú thể được chia làm 3 loại sau: quản lý vị trớ, xử lý dữ liệu người dựng và nhận thực người dựng.
• Cỏc thủ tục quản lý vị trớ:
Cỏc thủ tục quản lý vị trớ cú thể được chia thành 2 nhúm: đăng ký-huỷ đăng ký và phục hồi vị trớ.
Khi I-CSCF nhận được yờu cầu SIP Register từ P-CSCF thụng qua giao diện Mw, nú sẽ kớch hoạt hang đợi trạng thỏi đăng ký người dựng hoặc lệnh yờu cầu cấp quyền người dựng UAR (User – Authorization – Request). Sauk hi nhận được lệnh UAR, HSS gửi một lệnh trả lời cấp quyền người dựng UAA (User – Authorization – Answer). Lệnh này chứa tờn của S-CSCF và/ hoặc khả năng của S-CSCFdựa trờn trạng thỏi đăng ký hiện tại của user. Cỏc khả năng của S-CSCF được đưa trở lại nếu user khụng cú tờn của S-CSCF được đăng ký trong HSS hoặc nếu I-CSCF đó yờu cầu rừ cỏc khả năng của S-CSCF. Nếu khụng thỡ tờn của S-CSCF sẽ
được đưa trở lại. Khi cỏc khả năng đó được đưa lại, I-CSCF cần thực hiện lựa chọn S-CSCF.
Sau khi đó tỡm được S-CSCF phục vụ cho user, I-CSCF sẽ chuyển tiếp yờu cầu SIP Register đến S-CSCF. Khi S-CSCF nhận được yờu cầu này từ I- CSCF, nú sẽ dựng lệnh yờu cầu chỉ định server SAR (Server – Assignment – Request) để giao tiếp với HSS. Lệnh SAR được dựng để thụng bỏo cho HSS về việc S-CSCF nào sẽ phục vụ user khi giỏ trị hết hạn khỏc 0. Tương tự, nếu giỏ trị hết hạn bằng 0 thỡ lệnh SAR được dựng để thụng bỏo rằng S- CSCF khụng phục vụ cho user nữa. Một điều kiện tiờn quyết cho việc gửi SAR là user đó nhận được nhận thực thành cụng bởi S-CSCF. Sau khi nhận được lệnh SAR, HSS sẽ phản hồi lại với lệnh SAA (Server – Assignment – Answer). Lệnh này chứa User Profile dựa trờn những giỏ trị được thiết lập trong yờu cầu SAR và địa chỉ của cỏc chức năng tớnh cước. Trong trường hợp huỷ đăng ký được khởi tạo bởi mạng, HSS sẽ bắt đầu quỏ trỡnh này bằng cỏch sử dụng một lệnh RTR (Registration – Termination – Request). Lệnh RTR được trả lời bằng lệnh RTA (Registration – Termination – Answer).
• Cỏc thủ tục xử lý dữ liệu người dựng:
Trong suốt quỏ trỡnh đăng ký, dữ liệu người dựng và dịch vụ cú liờn quan
đến người dựng sẽ được download từ HSS đến S-CSCF thụng qua giao diện Cx sử dụng lệnh SAR và SAA (như phần trước). Tuy nhiờn, cú thể
những dữ liệu này thay đổi khi S-CSCF vẫn đang phục vụ cho user. Để
cập nhật dữ liệu cho S-CSCF, HSS khởi tạo một lệnh PPR (Push – Profile – Request). Việc cập nhật diễn ra ngay sau khi thay đổi với một ngoại lệ: khi S-CSCF đang phục vụ một user chưa đăng ký hoặc được giữ sẵn cho một user chưa đăng ký và cú một thay đổi trong phần đó đăng ký của user profile thỡ HSS sẽ khụng gửi lệnh PPR. Lệnh PPR được trả lời bằng lệnh PPA (Push – Profile – Answer).
Việc nhận thực người dựng trong IMS dựa trờn một bớ mật được chia sẻ,
được cấu hỡnh trước. Những bớ mật chia sẻ và những số tuần tự được lưu trong ISIM (IP Multimedia Services Identity Module) của UE và trong HSS của mạng. Bởi vỡ S-CSCF thực hiện việc cấp quyền người dựng nờn cần phải truyền dữ liệu bảo mật qua giao diện Cx. Khi S-CSCF cần nhận thực người dựng, nú gửi một lệnh MAR (Multimedia – Auth – Request)
đến HSS. HSS phản hồi với một lệnh MAA (Multimedia – Auth – Answer). Lệnh trả lời chứa dữ liệu trong số cỏc dữ liệu nhận thực. Nú bao gồm vector nhận thực, vector này gồm vơ chế nhận thực, thụng tin nhận thực,, thụng tin cấp quyền, khoỏ toàn vẹn và cú thể cú khoỏ bảo mật.
2.4.5 Giao diện Mr
Khi S- CSCF cần kớch hoạt cỏc dịch vụ liờn quan đến media, nú truyền bỏo hiệu SIP đến MRFC thụng qua giao diện Mr. Giao thức được sử dụng trong giao diện Mr là SIP.
2.4.6 Giao diện Mp
Khi MRFC cần điều khiển cỏc luồng media thỡ nú sử dụng giao diện Mp. Giao diện này thực hiện đầy đủ với cỏc tiờu chuẩn của H248. Tuy nhiờn cỏc dịch vụ của IMS cú thể yờu cầu những mở rộng.
Bảng 2.3: Cỏc thực thể IMS và giao diện tương ứng
Tờn giao diện
Cỏc thực thể IMS Mụ tả Giao thức
Gm UE, P-CSCF Sử dụng để thay đổi bản tin giữa UE và cỏc CSCF SIP Mw P-CSCF, I-CSCF, S-CSCF Sử dụng để thay đổi bản tin giữa cỏc CSCF SIP ISC S-CSCF, I-CSCF, AS Sử dụng để thay đổi bản tin giữa CSCF và AS SIP
HSS I-CSCF/S-CSCF và HSS Dx I-CSCF, S-CSCF,
SLF
Giao diện này được sử dụng bởi I-CSCF/S-CSCF và SLF
để tỡm một HSS đỳng trong một mụi trường đa HSS
DIAMETER
Sh SIP AS, OSA SCS, HSS
Sử dụng để thay đổi thụng tin giữa SIP AS/ OSA SCS và HSS
DIAMETER
Dh SIP AS, OSA SCS, IM SSF, HSS
Giao diện này được sử dụng bởi AS để tỡm một HSS chớnh xỏc trong mụi trường đa đa HSS
DIAMETER
Mg MGCF, I-CSCF MGCF chuyển đổi bỏo hiệu ISUP thành bỏo hiệu SIP và chuyển bỏo hiệu SIP tới I- CSCF SIP Mi S-CSCF, BGCF Sử dụng để trao đổi thụng tin giữa CSCF và BGCF thực hiện interworking giữa IMS với miền CS SIP Mj BGCF, MGCF Sử dụng để trao đổi thụng tin giữa BGCF và MGCF trong cựng IMS SIP Mk BGCF, BGCF Sử dụng để trao đổi thụng tin giữa cỏc BGCF trong cỏc mạng IMS khỏc nhau SIP Mr S-CSCF, MRFC Sử dụng để trao đổi cỏc bản SIP
tin giữa S-CSCF và MRFC Mp MRFC, MRFP Sử dụng để trao đổi thụng tin
giữa MRFC và MRFP
H248 Mn MGCF, IM-MGW Cho phộp điều khiển cỏc tài