CSCF có 3 loại: Proxy-CSCF (P-CSCF), Serving-CSCF (S-CSCF) và Interrogating- CSCF (I-CSCF). Mỗi CSCF có chức năng riêng. Chức năng chung của CSCF là tham gia trong suốt quá trình đăng kí và thiết lập phiên giữa các thực thể IMS. Hơn nữa, những thành phần này còn có chức năng gởi dữ liệu tính cước đến Server tính cước. Có một vài chức năng chung giữa P-CSCF và S-CSCF trong hoạt động là cả hai có thể đại diện cho user để kết thúc phiên và có thể kiểm tra nội dung của bản tin trong giao thức SDP.
2.2.1.1 P-CSCF
P-CSCF là điểm tiếp xúc đầu tiên giữa UE với mạng IMS, đóng vai trò như một SIP proxy server. Tất cả những tín hiệu SIP được gởi giữa mạng IMS và UE đều đi qua P- CSCF. Do đó, nhiệm vụ chính của P-CSCF là chuyển tiếp bản tin SIP dựa vào tên domain. Ngoài ra, P-CSCF còn thực hiện: nén bản tin SIP, bảo mật, tích hợp PDF, tham gia vào quá trình tính cước, và xác định phiên khẩn cấp.
Nén bản tin SIP
SIP là giao thức báo hiệu dựa trên text nên dung lượng bản tin lớn hơn rất nhiều so với bản tin được mã hóa nhị phân. Vì thế, để tăng tốc độ thiết lập phiên, 3GPP đã dưa ra cách thức nén bản tin SIP giữa UE với P-CSCF trong RFC3486. P-CSCF cần phải nén bản tin nếu UE xác định rằng muốn nhận bản tin đã được nén.
Thông số thể hiện yêu cầu nén được định nghĩa như là một tham số SIP URI và được đặt trong trường tên là “comp”. Hiện nay chỉ có một giá trị được định nghĩa cho tham số này là “sigComp”. Khi một thực thể SIP gởi bản tin đến một thực thể khác mà trong SIP URI chứa thông số “comp=SigComp” thì bản tin sẽ được nén.
Bảo mật
P-CSCF có vai trò chính trong sự liên kết bảo mật và áp dụng sự bảo vệ đảm bảo toàn vẹn và riêng tư cho tín hiệu SIP. Điều đó đạt được trong suốt quá trình đăng kí SIP khi UE và P-CSCF thương lượng IPSec. Sau lần đăng kí đầu tiên, P-CSCF có thể áp dụng việc bảo vệ toàn vẹn và riêng tư cho bản tin SIP.
Trong lần đăng ký đầu tiên, nếu chính sách mạng IMS đưa ra yêu cầu bảo mật thì bản tin REGISTER không được bảo mật sẽ bị P-CSCF gởi bản tin 401Unauthorized từ chối đăng kí. UE sẽ tiếp tục gởi bản tin REGISTER có chứa thông tin về bảo mật. Khi đó, UE và P- CSCF sẽ thương lượng với nhau và chọn thuật toán mã hóa để dùng mã hóa phiên, quá trình được hoàn tất khi UE nhận được đáp ứng 200 OK.
Hình 2.2: Đăng ký có yêu cầu bảo mật
Khi 2 bên trao đổi các bản tin với nhau, một thuật toán mã hóa sẽ được sử dụng để mã hóa các bản tin mà chỉ 2 bên mới có thể giải mã được. Trong trường hợp này, UE sẽ không sử dụng port mặc định 5060/5061 để trao đổi dữ liệu với P-CSCF nữa, mà sử dụng một port mà 2 bên thương lượng.
Xác định phiên khẩn cấp
Đến thời điểm hiện tại, phiên khẩn cấp chưa được xác định đầy đủ trong IMS. Phiên khẩn cấp được định nghĩa tùy thuộc vào chính sách của nhà khai thác mạng. Một số phiên khẩn
cấp được định nghĩa tại P-CSCF. Khi nhận được yêu cầu phiên khẩn cấp thì P-CSCF có thể chỉ định một S-CSCF bất kỳ để xử lý phiên này. Điều này rất cần thiết nhất là lúc UE chuyển vùng.
P-CSCF tích hợp PDF và tham gia vào quá trình tính cước
P-CSCF còn tích hợp chức năng quyết định chính sách PDF. PDF cấp giấy phép sử dụng tài nguyên cho người dùng, quản lý và đảm bảo QoS cho các dịch vụ đa phương tiện. P- CSCF đồng thời tạo ra các thông tin tính cước để gởi đến các khối tính cước phù hợp.
2.2.1.2 I-CSCF
I-CSCF là điểm giao tiếp giữa các thuê bao IMS trong vùng phục vụ của cùng một nhà khai thác mạng, hoặc với các thuê bao thuộc các nhà khai thác mạng khác. Trong một mạng có thể có nhiều I-CSCF. I-CSCF được xem như một SIP Proxy và đặt ở đường biên của mạng IMS, I-CSCF có bốn chức năng chính là:
Liên lạc với HSS để biết thông tin của chặng tiếp theo khi nhận được yêu cầu từ UE.
Xác định S-CSCF cho UE khi nhận thông tin về UE từ HSS, sự xác định S-CSCF
thực hiện khi UE đăng ký hoặc xóa đăng ký.
Định tuyến yêu cầu SIP nhận được từ mạng khác tới S-CSCF hoặc một server ứng dụng.
Cung cấp chức năng ẩn cấu hình mạng (THIG): nhà khai thác có thể sử dụng chức năng cổng liên mạng ẩn cấu hình trong I-CSCF hoặc kĩ thuật khác để ẩn cấu hình, khả năng và cấu trúc của mạng khỏi các mạng ngoài. Nếu nhà khai thác muốn ẩn cấu hình thì nhà khai thác phải đặt chức năng ẩn cấu hình mạng trên đường định tuyến khi nhận hoặc gởi yêu cầu hay đáp ứng từ một mạng IMS khác. THIG thực hiện việc mã hóa và giải mã tất cả các header liên quan đến thông tin về cấu trúc của nhà khai thác mạng IMS. Khi một mạng thực hiện việc ẩn cấu hình mạng thì việc liên lạc với mạng khác phải thông qua I-CSCF (nếu mạng IMS không thực
hiện việc ẩn cấu hình mạng thì khi có sự liên lạc với mạng khác, yêu cầu kết nối từ mạng sẽ được đưa thẳng tới S-CSCF mà không thông qua I-CSCF)
2.2.1.3 S-CSCF
S-CSCF là thành phần quan trọng của IMS vì nó chịu trách nhiệm thực hiện quá trình đăng ký, quyết định định tuyến, duy trì tình trạng phiên và lưu trữ hồ sơ thông tin về dịch vụ cho người dùng. S-CSCF thực hiện dịch vụ điều khiển phiên cho UE. S-CSCF thực hiện các chức năng như sau:
Đăng kí
S-CSCF có thể xử lí như một SIP Registrar server, S-CSCF tiếp nhận yêu cầu đăng kí và thiết lập thông tin khả dụng của UE khi truy vấn HSS. Khi UE thực hiện đăng ký thì yêu cầu của nó được định tuyến tới S-CSCF, lúc đó S-CSCF dựa trên thông tin chứng thực từ HSS để đưa ra những yêu cầu để kiểm tra I-CSCF. Sau khi nhận đươc đáp ứng và kiểm tra lại, S-CSCF chấp nhận sự đăng ký và bắt đầu phục vụ cho phiên đăng ký này. Sau thủ tục này thông tin UE được khởi tạo và nhận các dịch vụ IMS.
Phân phối các dịch vụ cho UE và tham gia vào quá trình tính phí
Hồ sơ về dịch vụ của UE được HSS đưa xuống S-CSCF khi UE đăng ký vào mạng IMS. S-CSCF sử dụng thông tin này để phân phối dịch vụ phù hợp cho UE khi có yêu cầu. Hơn nữa, S-CSCF cần phải áp dụng các loại chính sách truyền dẫn trong hồ sơ dịch vụ của UE, ví dụ như UE này chỉ sử dụng thoại và mà không sử dụng video,…
Định tuyến
S-CSCF có thể xử lí như một Proxy Server, nó tiếp nhận các yêu cầu và đáp ứng ngay lập tức nếu bên tiếp nhận yêu cầu ở cùng mạng nhà khai thác với bên gởi yêu cầu hoặc gửi chúng đi nếu bên tiếp nhận yêu cầu kết nối thuộc hệ thống mạng khác.
Khi S-CSCF nhận yêu cầu của UE khởi tạo thông qua P-CSCF thì nó phải quyết định những AS phù hợp cho UE. Sau khi tương tác với AS thì S-CSCF tiếp tục xử lý phiên kết nối của UE trong mạng IMS hoặc tới mạng khác. Hơn nữa, nếu UE sử dụng MSISDN
làm địa chỉ cho cuộc gọi thì S-CSCF sẽ chuyển đổi số MSISDN thành địa chỉ SIP rồi sau đó mới chuyển tiếp các yêu cầu của UE.
S-CSCF có thể xử lí như một UA
Nó có thể khởi tạo yêu cầu hoặc kết thúc phiên mà không phụ thuộc vào phiên giao dịch SIP. Bên cạnh đó, nó còn cung cấp các thông tin liên quan cho các điểm đầu cuối (như thông báo tính phí, kiểu chuông, …)
Hình 2.3: Mô tả vai trò định tuyến của S-CSCF 2.2.2 Chức năng đa phương tiện MRF
MRF được phân thành bộ điều khiển chức năng tài nguyên đa phương tiện MRFC và bộ xử lí chức năng tài nguyên đa phương tiện MRFP. MRFC là khối trực tiếp giao tiếp với AS qua giao thức SIP và với S-CSCF qua giao thức MEGACO/H.248. MRFP nhận thông tin điều khiển từ MRFC và giao tiếp với các thành phần của mạng truyền dẫn. MRF có vai trò quan trọng trong hội nghị đa điểm để phân bố tài nguyên hợp lý.
MRFC nhận báo hiệu điều khiển cuộc gọi qua giao thức SIP. MRFC cần thiết cho việc hỗ trợ những dịch vụ, như hội nghị, những thông báo tới người dùng hoặc chuyển mã kênh mang. MRFC chuyển báo hiệu SIP nhận được từ S-CSCF qua điểm tham chiếu Mr và sử
dụng những chỉ dẫn MEGACO/H.248 để điều khiển MRFP. MRFC có thể gửi thông tin thanh toán tới CCF và OCS.
MRFP cung cấp những tài nguyên mặt phẳng người dùng được yêu cầu và chỉ dẫn bởi MRFC. MRFP thực hiện những chức năng liên quan đến media như phát và trộn media, thích ứng nội dung dịch vụ, chuyển đổi định dạng nội dung,…
Hình 2.4: Chức năng điều khiển thông tin đa phương tiện MRF 2.2.3 Điểm tham chiếu
2.2.3.1 Điểm tham chiếu Gm
Gm là điểm tham chiếu (giao diện) giữa UE và P-CSCF. Nó được dùng để truyền những báo hiệu SIP giữa UE và mạng IMS. Thủ tục qua giao diện Gm có thể chia thành 3 thủ tục chính: đăng ký, điều khiển phiên, các giao dịch.
Thủ tục đăng ký: UE sử dụng giao diện này để gởi bản tin đăng ký và thương
lượng các thuật toán bảo mật với P-CSCF. Trong suốt quá trình này, cả UE và mạng sẽ trao đổi các thông số phục vụ cho việc chứng thực, mã hóa và nén dữ liệu. Thông qua giao diện này, UE sẽ được nhà khai thác mạng cung cấp những thông tin về yêu cầu đăng ký lại hoặc hủy đăng ký.
Thủ tục điều khiển phiên: chuyển tiếp các bản tin điều khiển phiên giữa các UE.
Thủ tục giao dịch: Gm được dùng để gởi những yêu cầu độc lập và nhận những
đáp ứng độc lập.
2.2.3.2 Điểm tham chiếu Go
Nhà khai thác mạng mong muốn có sự phù hợp giữa những yêu cầu về QoS, địa chỉ nguồn và đích với mức dịch vụ đã đăng ký. Khi đó, cần có sự giao tiếp giữa mạng IMS và mạng GPRS. Điểm tham chiếu Go được tạo ra với mục đích này. Sau đó, chức năng phục vụ cho việc tính phí được thêm vào. Giao thức được dùng cho việc này là COPS. Thủ tục qua Go có thể chia thành 2 thủ tục chính:
Thủ tục cấp quyền truyền thông: người sử dụng dùng giao diện này để yêu cầu kích hoạt thành phần sóng mang. Yêu cầu này có thể chấp nhận nếu đáp ứng được các chính sách của nhà khai thác mạng đưa ra.
Thủ tục tính phí: thông qua điểm tham chiếu Go, mạng IMS có thể chuyển thông số ICID dùng cho việc tính phí đến người dung GPRS. Tương tự như vậy, mạng
GPRS cũng có thể chuyển những thông tin chứng thực việc tính phí đến mạng IMS.
2.2.3.3 Điểm tham chiếu Mw
Mw là điểm tham chiếu giữa P-CSCF, I-CSCF và S-CSCF. Bản tin SIP sẽ được truyền qua giao diện này giữa các thành phần CSCF với nhau. Thủ tục qua giao diện Mw có thể chia thành 3 thủ tục chính:
Thủ tục đăng ký
Trong thủ tục này, P-CSCF sử dụng điểm tham chiếu Mw để chuyển tiếp yêu cầu đăng ký từ UE đến I-CSCF. Sau đó, I-CSCF sử dụng giao diện này để gởi tiếp bản tin đó đến S-CSCF. Cuối cùng, bản tin đáp ứng được trả về cho UE cũng qua giao diện này.
Thủ tục điều khiển phiên
Chứa các thiết lập của cả bên gọi và bên bị gọi. Đối với thiết lập bên gọi, điểm tham chiếu Mw được dùng để chuyển yêu cầu từ P-CSCF đến S-CSCF và có thể từ S-CSCF đến I-CSCF trong trường hợp thuê bao bị gọi. Đối với thiết lập bên bị gọi, bản tin yêu cầu được gởi từ I-CSCF đến S-CSCF và từ S-CSCF đến P-CSCF. Giao diện này còn sử dụng trong trường hợp mạng thực hiện việc kết thúc phiên, ví dụ như: khi P-CSCF tiến hành việc kết thúc phiên khi nhận được thông báo chỉ dẫn của PDF là mất thành phần sóng mang. Hơn nữa, thông tin về tính phí cũng được chuyển qua giao diện này.
Thủ tục giao dịch
Dùng để chuyển các bản tin yêu cầu độc lập như Message và nhận tất cả đáp ứng như 200 OK, … Sự khác biệt giữa thủ tục điều khiển phiên và thủ tục giao dịch là một hộp thoại ghi nhận sự kiện không được tạo ra.
Khi MRFC điều khiển dòng thông tin phương tiện như kết nối cho một hội nghị truyền thông hoặc dừng việc truyền thông với MRFP thì nó sẽ sử dụng điểm tham chiếu Mp. Điểm tham chiếu này hoạt động dựa trên giao thức H.248.
2.2.3.5 Điểm tham chiếu Mn
Mn là điểm tham chiếu điều khiển giữa MGCF và IMS-MGW. Giao diện này điều khiển mặt phẳng người dùng của mạng IP và IMS-MGW. Hơn nữa, giao diện này cũng điều khiển mặt phẳng người dùng giữa mạng CS và IMS-MGW. Giao diện này dựa trên giao thức H.248 để thực hiện các tác vụ như: kết nối, khử tiếng vọng , cung cấp chuông và các thông bao đến đầu cuối,…
2.2.3.6 Điểm tham chiếu Dx
Khi có nhiều địa chỉ HSS được triển khai trong mạng IMS, cả I-CSCF và S-CSCF đều không thể biết HSS nào cần tiếp xúc. Do đó, I-CSCF và S-CSCF cần liên hệ với SLF trước. Điểm tham chiếu Dx ra đời phục vụ mục đích này. Điểm tham chiếu Dx luôn kết hợp hoạt động với điểm tham chiếu Cx. Giao thức cơ bản hoạt động trên điểm tham chiếu này là Diameter. Nhiệm vụ của nó là thực thi các định tuyến nhận được từ Diameter Redirect Agent.
Để nhận được đia chỉ của HSS, I-CSCF hoặc S-CSCF gởi yêu cầu Cx đến SLF qua điểm tham chiếu Dx. Khi đã nhận được địa chỉ của HSS, I-CSCF hoặc S-CSCF sẽ gởi yêu cầu Cx đến HSS.
2.2.3.7 Điểm tham chiếu Cx
Thông tin về thuê bao và dịch vụ được lưu trữ thường trú trong HSS. Vì thế, I-CSCF và S-CSCF sẽ phải tiếp xúc với HSS khi có người dùng đăng ký hoặc sử dụng dịch vụ. Điểm tham chiếu Cx ra đời để đáp ứng mục đích này. Cx là điểm tham chiếu giữa HSS và CSCF và hoạt động dựa trên giao thức Diameter. Thủ tục trên điểm tham chiếu Cx có thể chia ra 3 thủ tục chính: Quản lý vị trí, kiểm soát dữ liệu người dùng và chứng thực người dùng.
Thủ tục quản lý vị trí có thể chia ra thành 2 nhóm: Nhóm đăng ký và xóa đăng ký và nhóm cập nhật lại vị trí.
Khi I-CSCF nhận được bản tin SIP Register yêu cầu đăng ký từ P-CSCf qua điểm tham chiếu Mw, nó sẽ truy vấn kiểm tra trạng thái đăng ký của UE bằng cách gởi bản tin UAR đến HSS. Sau khi nhận được UAR, HSS gởi đáp ứng UAA.Nó chứa tên của S-CSCF nếu UE đã được gán một S-SCCF hoặc tên và khả năng của S-CSCF nếu UE chưa có được gán một S-CSCF nào.Sau đó, I-CSCF sẽ tiến hành liên lạc với S-CSCf để thực hiện hoàn tất thủ tục đăng ký.
Khi S-CSCF nhận được bản tin yêu cầu đăng ký từ I-CSCF nó sử dụng bản tin SAR( bản tin Diameter) để truyền thông với HSS. Lệnh SAR được dùng để truy vấn HSS về tên của S-CSCF được phục vụ khi thời gian hết hạn đăng ký khác 0.Trong trường hợp thời gian đăng ký đã hết, bản tin SAR được dùng để thông báo S-CSCF không còn phục vụ cho UE