Một phiên truyền dẫn ở đây được hiểu theo nghĩa của một giao dịch hoàn thiện tức là cả một quá trình từ khi UE bắt đầu tham gia tạo một phiên dịch vụ IMS (sau khi đã được đăng ký, và trao quyền) đến khi kết thúc phiên dịch vụ đó. Vì vậy quản lý phiên truyền dẫn sẽ liên quan đến cả quá trình tạo lập, nắm giữ và giải phóng phiên, nó gồm một loạt các vấn đề từ việc nhận dạng chủ gọi – bị gọi, định tuyến, chọn lựa mã truyền thông, điều khiển phương tiện truyền thơng, tính cước, và giải phóng phiên. Để nắm được thơng suốt và cũng để gắn với thực tế, chúng ta sẽ trình bầy những điều này thơng qua ví dụ về một phiên hồn thiện được tạo lập giữa Tobias và Theresa (sau khi họ đã đăng ký và được trao quyền), qua một loạt các bước:
UE của Tobias tạo yêu cầu INVITE chứa nhận dạng public user (đã đăng ký ở thủ tục đăng ký) của Theresa
Tất cả các bản tin SIP cần phải đi qua P-CSCF và S-CSCF của cả hai user
Tất cả các bản tin SIP được gửi qua IPsec ASs đã được thiết lập giữa UE và P-CSCF
Tất cả các gói SIP được nén lại khi truyền giữa UE và P-CSCF của nó
UE đồng ý dùng cùng một bộ mã hóa cho luồng truyền thơng sẽ được truyền
Các mạng sẽ trao quyền truyền thơng cho phiên, vì thế các user có thể dự chữ các tài nguyên liên quan
Cả hai UE thực hiện Resource Reservation (như đã giới thiệu ở vấn đề QoS).
Các thực thể mạng sẽ gửi thơng tin tính cước đến hệ thống tính cước.
UE của Theresa sẽ nhận được tín hiệu chng, Theresa sẽ chấp nhận phiên, và phiên được thiết lập thành công.
Sau khi kết thúc cuộc gọi, UE của bên đặt máy trước (kết thúc trước) sẽ gửi yêu cầu BYE tới UE kia, và phiên sẽ kết thúc. Hình 2.15 mơ tả tồn bộ q trình quản lý một phiên truyền dẫn.
Tobias’ UE P-CSCF S-CSCF I-CSCF S-CSCF P-CSCF Theresa’s UE
Visited Finland home1.fr home2.hu
INVITE (st1 SDP oder) INVITE (st1 SDP oder) 100 Trying Australia 100 Trying INVITE (st1 SDP oder) 100 Trying INVITE (st1 SDP oder) 100 Trying INVITE (st1 SDP oder) 100 Trying INVITE (st1 SDP oder) 183 Session Progress (st1 SDP answer) 183 Session Progress (st1 SDP answer) 183 Session Progress (st1 SDP answer) 183 Session Progress (st1 SDP answer) 183 Session Progress (st1 SDP answer) 183 Session Progress (st1 SDP answer) PRACK (2nd SDP oder) PRACK (2nd SDP oder) PRACK (2nd SDP oder) PRACK (2nd SDP oder) PRACK (2nd SDP oder) PRACK (2nd SDP oder) R es ou rc e re se rv at at io n R es ou rce re se rva tati on 200 OK (2nd SDP answer) 200 OK (2nd SDP answer) 200 OK (2nd SDP answer) 200 OK (2nd SDP answer) 200 OK (2nd SDP answer) 200 OK (2nd SDP answer) UPDATE (3rd SDP oder) UPDATE (3rd SDP oder) UPDATE
(3rd SDP oder) (3rd SDP oder)UPDATE UPDATE
(3rd SDP oder) UPDATE (3rd SDP oder) 200 OK (3rd SDP answer) 200 OK (3rd SDP answer) 200 OK (3rd SDP answer) 200 OK (3rd SDP answer) 200 OK (3rd SDP answer) 200 OK (3rd SDP answer) 183 Ringing 183 Ringing 183 Ringing 183 Ringing 183 Ringing 183 Ringing PRACK PRACK PRACK PRACK PRACK PRACK 200 OK 200 OK 200 OK 200 OK 200 OK 200 OK O ffh oo k 200 OK 200 OK 200 OK 200 OK 200 OK 200 OK ACK ACK ACK ACK ACK ACK Hình 2.15. Phiên truyền dẫn [9] 2.4.2 Các nhận dạng chủ gọi và bị gọi
Sau khi đã được mạng nhận thực, đăng ký và trao quyền, UE sẽ có khả năng được tham gia dịch vụ. UE của Tobias sẽ gửi yêu cầu INVITE chứa nhận dạng public user của Tobias để đảm bảo cho mạng nhận dạng user và thực thi đúng các dịch vụ cho user. Nhận dạng này sẽ nằm ở mào đầu P-Asserted-Identity. Các nhận dạng public user của bị gọi cũng được chỉ định để mạng thực thi đúng các dịch vụ cho bị gọi, sẽ nằm ở P-Asserted-Identity của phản hồi đầu tiên (trả lời yêu cầu INVITE).
Sự nhận dạng user chủ gọi
UE chủ gọi gửi yêu cầu chứa mào đầu P-Preffered-Identity, có chứa thơng tin nhận dạng public user đã được đăng ký. Để ẩn đi nhận dạng (của Tobias) thì cần đặt Privacy có giá trị ―id‖. Thực hiện điều này sẽ làm P-CSCF của Theresa xóa bỏ P-Preffered-Identity của Tobias trước khi gửi đến UE của Theresa, vì thế Theresa chỉ nhìn thấy nhận dạng của Tobisa ở mào đầu From.
P-CSCF phía chủ gọi sẽ nhận được yêu cầu INVITE, nó kiểm tra yêu cầu nhận được có qua IPsec SA hay khơng, nếu khơng thì P-CSCF sẽ từ chối u cầu. Sau đó P-CSCF sẽ chèn P-Assered-Identity ở INVITE thay cho P-Preffered-Identity.
Nếu P-Preffered-Identity chứa URI có là nhận dạng public user đã được đăng ký (bằng cách kiểm tra thông tin trạng thái đăng ký của user) đã được dùng từ trước hay không. Nếu đúng, P-CSCF sẽ thay nội dung của P-Perffered-Identity vào làm nội dung của P- Assered-Identity.
Sự nhận dạng của user bị gọi
Để ý đến yêu cầu INVITE, thấy request URI: INVITE sip: theresa@home2.hu SIP/2 \.0. Dựa vào URI này, S-CSCF của Theresa sẽ kiểm tra sự tồn tại của nhận thực public user này có là nhận dạng hiện tại đã được đăng ký và trao quyền hay không. Nếu hiện tại Theresa không đăng ký bằng nhận dạng này, thì S-CSCF sẽ gửi lại phía chủ gọi bản tin 404 (Not Found) phản hồi cho yêu cầu INVITE và cuộc gọi sẽ bị hỏng. Lúc đó, tùy theo tiêu chuẩn lọc đối với user chưa đăng ký, bản tin INVITE sẽ được gửi forward đến hộp thư thoại của Theresa.
S-CSCF của Theresa nhận được yêu cầu INVITE, nếu thỏa mãn các điều kiện trên, nó sẽ thay nhận dạng public user ở request URI cũ bởi địa chỉ liên lạc đã được đăng ký của Theresa, và để vẫn giữa được nhận dạng cũ, S-CSCF sẽ thêm vào mào đầu P-Called-Party- ID.
Sau khi nhận được yêu cầu INVITE, UE của Theresa sẽ gửi lại mào đầu P-Preffered-Identity (chứa nhận dạng public user của Theresa) ở phản hồi đầu tiên cho yêu cầu INVITE.
Sau đó tiến trình thực hiện tương tụ như đã đề cập đối với hướng từ Tobias, nhưng theo chiều ngược lại.
2.4.3 Định tuyến
Phân biệt giữa phiên, dialog, các giao dịch và nhánh (branch)
Phiên, là thuật ngữ mơ tả kết nối truyền thơng giữa các user (ví dụ Tobias muốn gửi các luồng audio và video đến Theresa). Sự truyền thông này gọi là mức mang (bearer level): các gói RTP được gửi từ hai UE đến GGSN và GGSN sẽ thực hiện truyền các gói này một cách trực tiếp qua mạng. Phiên ở đây được thiết lập dựa trên SIP và báo hiệu SDP (giao thức mô tả phiên) được truyền trên mặt bằng điều khiển (control plane).
SIP dialog là báo hiệu giữa hai UE cần để thiết lập, điều chỉnh và giải phóng phiên đa phương tiện. Một dialog bắt đầu được thiết lập với yêu cầu INVITE và tồn tại đến hết kết
thúc phiên bằng phản hồi 200 (OK) cho yêu cầu BYE. Mọi dialog đều được nhận dạng bằng giá trị chứa ở mào đầu Call-ID và các nhãn (tag) ở mào đầu To và From của các yêu cầu SIP.
Một giao dịch SIP gồm một yêu cầu SIP và tất cả các phản hồi liên quan đến u cầu đó. Ví dụ để thiết lập phiên, UE của Tobias gửi một yêu cầu INVITE đến UE của Theresa và sẽ nhận được phản hồi 100 (Trying) từ P-CSCF, phản hồi 183 (Session in Progress) và 180 (Ringing) và 200 (OK) từ UE của Theresa. Như vậy có năm bản tin cho giao dịch đó, và cả năm bản tin đêu thuộc một dialog và có cùng số Csep.
Sau khi đã thiết lập được IPsec SAs, UE của Tobias sẽ đặt địa chỉ port đã được bảo vệ (1357) ở mào đầu Contact, đặt địa chỉ port đã được bảo vệ của nó tại mào đầu Via để có thể nhận được tất cả các phản hồi qua port được bảo vệ đó. Địa chỉ của port được bảo vệ của P- CSCF (7531) được đặt ở mào đầu Route đầu tiên để P-CSCF có thể nhận được tất cả các yêu cầu của UE qua cổng bảo vệ kết hợp bảo mật đó. Các mào đầu To và From khơng được dùng cho mục đích định tuyến mà nó chỉ có mục đích nhận dạng.
Khi nhận được yêu cầu, P-CSCF sẽ thực hiện: xóa mào đầu Route thứ nhất liên quan đến địa chỉ của P-CSCF, kiểm tra xem thông tin định tuyến chứa ở trong u cầu có theo đúng như thơng tin định tuyến P-CSCF đã lưu trữ trong q trình đăng ký hay khơng, đặt thêm địa chỉ của nó ở mào đầu Via trên cùng (sẽ giúp nhận được các gói phản hồi), thêm vào mào đầu Record-Route và đặt địa chỉ của nó vào đó (giúp tất cả các gói tin đều phải đi qua P- CSCF này), rồi gửi cho S-CSCF của Tobias.
S-CSCF của Tobias nhận được yêu cầu đó, nó sẽ xóa mào đầu Route liên quan đến địa chỉ của chính S-CSCF đó và thực hiện các thủ tục (*). S-CSCF tiếp tục định tuyến yêu cầu INVITE sang I-CSCF của Theresa (S-CSCF của Tobias dựa vào DNS để tìm địa chỉ của I- CSCF). Nếu S-CSCF biết được khả năng định tuyến của I-CSCF thì nó sẽ thêm địa chỉ của I- CSCF vào mào đầu Route và thực hiện gửi theo SIP, tuy nhiên vì S-CSCF của Tobias và I- CSCF của Theresa ở đây nằm ở hai mạng khác nhau nên S-CSCF sẽ khơng thực hiện được điều đó. S-CSCF của Tobias sẽ đóng gói UDP chứa yêu cầu INVITE đến I-CSCF.
I-CSCF mạng thường trú của Theresa cần tìm ra địa chỉ của S-CSCF sẽ phục vụ cho Theresa. Nếu Theresa chưa đăng ký, I-CSCF cần tìm ra địa chỉ của S-CSCF mặc định cho Theresa thuê bao dịch vụ như một user không đăng ký. Thông tin S-CSCF đã cấp cho user được lưu tại HSS, nếu có nhiều HSS thì I-CSCF cần truy vấn SLF để tìm ra HSS phù hợp chứa thơng tin về S-CSCF cấp cho Theresa. Sau khi đã tìm ra địa chỉ S-CSCF, I-CSCF sẽ xóa địa chỉ của nó ở mào đầu Route và thêm vào yêu cầu INVITE địa chỉ đó ở mào đầu Route trên cùng, và thêm vào địa chỉ của I-CSCF vào mào đầu Via trên cùng. Vì nhiệm vụ của I- CSCF chủ yếu để tìm S-CSCF do vậy những gói tin sau đó khơng cần thiết phải qua I-CSCF mà sẽ tới thẳng S-CSCF, do đó I-CSCF sẽ khơng thêm địa chỉ của nó vào mào đầu Record- Route của yêu cầu INVITE này.
S-CSCF của Theresa nhận được yêu cầu INVITE, nó sẽ xóa địa chỉ của nó tại mào đâu Route, thêm vào địa chỉ của nó ở mà đầu Via, và S-CSCF sẽ thực hiện thông tin với AS của Theresa tương tự các thủ tục (**). Bằng việc này, S-CSCF sẽ thay request URI bằng địa chỉ liên lạc đã đăng ký có cổng server bảo vệ là 1006 (cũng chính là port của UE Theresa),
cùng với địa chỉ của P-CSCF (của Theresa) có được từ mào đầu Path của yêu cầu REGISTER của Theresa. S-CSCF sẽ đặt địa chỉ của P-CSCF vào mào đầu Route.
P-CSCF của Theresa nhận được yêu cầu INVITE nó sẽ xóa tất cả mào đầu Route và thêm địa chỉ của nó vào mào đầu Record-Route và Via, đồng thời thêm địa chỉ port bảo vệ (1511) vào yêu cầu INVITE rồi gửi đến UE của Theresa.
Sau khi UE của Theresa nhận được yêu câu INVITE nó sẽ lưu lại giá trị của mào đầu Contact và danh sách mào đầu Record-Route để phục vụ cho việc định tuyến các bản tin tiếp sau.
(*)Khi S-CSCF nhận được yêu cầu INVITE khởi tạo, nó sẽ so sánh thơng tin các tiêu
chuẩn lọc. Nếu yêu cầu dịch vụ phù hợp với tiêu chuẩn nào đó, S-CSCF sẽ gửi yêu cầu đến AS của tiêu chuẩn ấy (tiêu chuẩn lọc được S-CSCF tải về từ HSS trong quá trình đăng ký và nhận thực, mã của tiêu chuẩn lọc có dạng XML và việc thực hiện tải về sẽ thông qua điểm tham chiếu Cx).
Bảng 2.3. Tiêu chuẩn bộ lọc của S-CSCF của Tobias
Element of filter criteria
Filter criterion #1 Filter criterion #2 Filter criterion #3
SPT: session
case
Originating Originating Terminating
SPT: public user identity Tel:+44-123-456- 789 sip: tobias@homel.fr tel:+44-123-456- 789 sip: tobias@homel.fr SPT: SIP method * INVITE SUBSCRIBE
Further SPT - - SIP header: event:
pres Application
server
sip:as1.homel.fr;lr sip:as2.homel.fr;lr sip:as3.homel.fr;lr
(**) Như vậy so sánh ta thấy rằng yêu cầu INVITE sẽ hợp với tiêu chuẩn lọc số 2 vì: có chứa sip:tobias@hom1.fr, và yêu cầu là INVITE. Sau đó S-CSCF thơng tin với AS Hình 2.16:
Hình 2.16. Mào đầu giao dịch SIP [3]
2.4.4 Nén thông tin
Khi yêu cầu có tham số SigComp tức là nội dung của nó đã được nén (***). Ví dụ INVITE sip: [5555::5:6:7:8] : 1006;comp=SigComp SIP/2.0. Khi nhận được yêu cầu có nén này, P-CSCF sẽ thêm tham số com=sigcomp vào mào đầu Via của chính nó, để Theresa gửi tất cả các phản hồi cho yêu cầu (hoặc phản hồi) đã nén này. P-CSCF thêm tham số com=sigcomp vào mào đầu Record-Route để Theresa gửi tất cả các yêu cầu (với phản hồi cũng tương tự) cho dialog đã nén này qua P-CSCF đó.
(***) Các thuật toán nén thay thế các biểu thức dài được sử dụng thường xuyên trong các bản tin bởi các từ mã ngắn hơn. Bộ xử lý xây dựng một từ điển ánh xạ các biểu thức dài thành các từ mã ngắn và gửi từ điển này đến bộ giải nén, như được chỉ ra ở hình 2.17.
Hình 2.17. Quy luật SigComp [5]
2.4.5 Dàn xếp phƣơng tiện truyền thông[4 ]
Cơ chế SDP offer/answer cho phép hai UE thống nhất dùng tập các phương tiện truyền thông cho phiên và thống nhất dùng các mã hóa tương ứng được sử dụng cho mỗi loại phiên khác nhau. Q trình dàn xếp truyền thơng thực hiện qua mấy bước:
UE chủ gọi gửi SDP offer đầu tiên trong yêu cầu INVITE. SDP này chứa danh sách tất cả các loại phương tiện truyền thông (như audio, video, các ứng dụng nào đó như chat hoặc whiteboard) mà chủ gọi muốn dùng cho phiên này, SDP còn chứa danh sách các mã hóa khác nhau mà UE chủ gọi hỗ trợ cho việc mã hóa những phương tiện truyền thông khác nhau này.
UE bị gọi sẽ phản hồi bằng SDP answer đầu tiên, ở đó nó có thể từ chối một số loại phương tiện truyền thông vừa được đề xuất ở SDP offer. UE đó cũng có thể bỏ đi những mã mà nó khơng hỗ trợ.
Sau khi nhận được SDP trả lời đầu tiên, UE chủ gọi cần quyết định sẽ dùng mã hóa nào. Nó sẽ gửi một đề xuất thứ hai đến UE bị gọi, sẽ chỉ ra mã nào sẽ được dùng cho loại truyền thông tương ứng sẽ dùng trong phiên.
Hình 2.18. SDP offer/answer trong IMS [4]
SIP cho phép thiết lập phương tiện truyền thông sau khi offer/anser exchange đầu tiên (ở SDP answer có nhiều mã như ví dụ trên thì sự thiết lập phương tiện sẽ thực hiện ở exchange thứ hai tức là sự chuyển thứ hai).
Sau Khi UE Theresa nhận được SDP offer thứ hai này, nó xác định được cả hai đã ứng thuận dùng các luồng truyền thông và mã phù hợp tưng ứng, và phản hồi UE Tobias một SDP answer có nội dung giống SDP offer thứ hai trên (tất nhiên mào đầu SDP answer thứ hai này sẽ giống SDP answer đầu tiên).
2.4.6 Dự trữ tài nguyên – Resource Reservation
Các phiên giữa Tobias và Theresa được đàm phán nhờ báo hiệu SDP trên SIP giữa hai UE. Các signalling PDP context được dùng để chuyển báo hiệu SIP, còn các media PDP context dùng để chuyển các luồng phương tiên truyền thông. Thủ tục thiết lập media PDP context được gọi là Resource Reservation.
Thiết lập media PDP context là thủ tục chiếm một khoảng thời gian nào đó và nó có thể không thực hiện được nếu liên kết vô tuyến bị thiếu tài nguyên truyền dẫn (thiếu kênh truyền hoặc chất lượng kênh khơng đủ để truyền). Vì thế UE của Theresa sẽ khơng có hồi chuông khi chưa xác định được Resource Reservation bên chủ gọi đã hoàn thành tốt. Cơ chế thực hiện điều này theo:
UE Tobias gửi yêu cầu SIP UPDATE đến UE bị gọi khi Resource Reservation đã thành công ở UE của Tobias;
UE Theresa sẽ khơng có chng cho đến khi nó nhận được yêu cầu SIP UPDATE của UE Tobias.
Ta xét trường hợp khi UE không hỗ trợ cơ chế điều kiện (precondition) (giả sử UE của