Trong chương này, chúng em thực hiện một mô hình mạng NGN hoàn chỉnh từ lớp ứng dụng đến lớp truy cập. Toàn bộ phần mô phỏng sử dụng theo IP và tên gọi theo mô hình như sau:
Hình 6.1: Mô hình mô phỏng mạng NGN
Với mô hình này, người dùng có thể thực hiện thoại, thoại hình ảnh, chat, truyền dữ liệu hay xem IPTV-VoD khi kết nối với mạng lõi IMS. Lớp ứng dụng sẽ là một máy tính sử dụng hệ điều hành Ubuntu 8.10 đóng vai trò là một AS tích hợp IPTV-VoD. Lớp điều khiển được mô phỏng trên một máy tính khác sử dụng hệ điều hành Ubuntu 8.10. Lớp truyền tải sử dụng máy tính thứ ba, mô phỏng mạng lõi MPLS trên phần mềm GNS3. Cuối cùng, lớp truy nhập, một hoặc nhiều máy client sử dụng softphone hổ trợ IMS. Như vậy, phần demo có thể mô phỏng một giao dịch thật sự gần giống trong thực tế.
6.2 Lớp ứng dụng mô phỏng IPTV 6.2.1 Giới thiệu
Xu hướng phát triển mạng thế hệ sau NGN hiện nay là chuyển từ Softswitch sang IMS do IMS đem lại khả năng cung ứng dịch vụ đa phương tiện cho người sử dụng đầu cuối mà không bị phụ thuộc vào vị trí, công nghệ truy nhập mạng và vào thiết bị đầu cuối của người sử dụng. IMS hỗ trợ các loại hình dịch vụ khác nhau (thoại, dữ liệu, hình ảnh và khả năng tích hợp của cả ba loại hình dịch vụ nói trên - Tripple Play mà điển hình là dịch vụ IPTV), các công nghệ mạng và các thiết bị đầu cuối. Đặc biệt, trên nền tảng IMS, yếu
tố di động và truy nhập không dây trở nên khả thi, càng tạo điều kiện cho IPTV phát triển thành một trong những dạng dịch vụ Quad-Play.
Nhiều nhà cung cấp dịch vụ đã bắt đầu triển khai các dịch vụ triple play trên DSL, trong đó IPTV là một thành phần dịch vụ quan trọng. Tuy nhiên mỗi dịch vụ trong nhóm dịch vụ triple play này (như IPTV, VoIP) lại có cơ cấu điều khiển dịch vụ, các hệ thống hỗ trợ tính cước và điều hành riêng của nó, điều này làm tăng sự phức tạp của toàn thể kiến trúc dịch vụ triple play. Hơn nữa, các nhà cung cấp dịch vụ cần phải phân biệt dịch vụ của mình với các nhà cung cấp dịch vụ khác có cùng nhóm dịch vụ. Vì thế việc nghiên cứu về các nền tảng tương tác dịch vụ IPTV và IMS đã ra đời nhằm làm giảm độ phức tạp của mạng và mô hình kiến trúc của IPTV. Kiến trúc IPTV trên nền IMS có thể cung cấp các dịch vụ IPTV được điều khiển và xử lý bởi IMS và có thể chuyển tiếp độc lập các dịch vụ IPTV với mạng truyền tải IP bên dưới.
6.2.2 Cách cấu hình IPTV trên IMS
Trong chương trình mô phỏng này máy Application Server và Media Streaming server được cài trên hai máy riêng biệt nhưng đều sử dụng hệ điều hành Fedora core 9. Qua quá trình thử nghiệm một số hệ điều hành nguồn mở khác, chúng em nhận thấy Fedora là phiên bản hoạt động ổn định, hổ trợ nhiều dịch vụ, rất thích hợp cho việc triển khai các ứng dụng mới về sau.
Khi một UE đã đăng ký yêu cầu sử dụng IPTV-VoD thì quá trình thực hiện như sau:
Bước 1: UE gởi bản tin yêu cầu INVITE chứa tên dịch vụ cần sử dụng đến P- CSCF
Bước 2: P-CSCF chuyển tiếp bản tin yêu cầu qua lớp điều khiển đến AS sau khi chứng thực được người dùng.
Bước 3: AS kiểm tra yêu cầu để xác định kênh mà UE yêu cầu và kiểm tra trong cơ sở dữ liệu xem có khả năng đáp ứng hay không. Nếu đáp ứng được, AS gởi đáp ứng 200 OK chứa địa chỉ của Media Server chứa kênh mà UE yêu cầu.
Bước 4: UE gởi bản tin gởi yêu cầu bằng giao thức RTSP đến Media Server chứa kênh muốn yêu cầu.
Bước 5: Luồng truyền thông RTP sẽ truyền qua lại giữa UE và Media Server khi UE sử dụng dịch vụ.
Các bước cấu hình IPTV như sau:
Hình 6.2: Mô hình IPTV
Bước 1: Cấu hình AS Server
Cài đặt các gói phụ thuộc:
libosip2-3.2.0.tar.gz libeXosip2-3.2.0.tar.gz
LIBDIR=/usr/local/lib
LD_LIBRARY_PATH=$LIBDIR:/usr/lib export LD_LIBRARY_PATH
Tải về và cài đặt gói UCTIPTV_ADVANCED bằng lệnh make tại:
https://developer.berlios.de/project/showfiles.php?group_id=7844
Chình sửa tập tin key-value-file để ánh xạ tên kênh mà UE yêu cầu
đến Media Server thích hợp. Tập tin này có thể nằm ở đường dẫn /usr/share/iptv khi cài trực tiếp từ internet hoặc nằm tại thư mục cài đặt nếu cài bằng gói. Chỉnh file có nội dung như sau:
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> <key-value_pairs> <key-value_pair> <key>channel1</key> value>rtsp://media_server_address.domain:8000/requested_chann el</value> </key-value_pair> </key-value_pairs>
Trong đó, media_server_address.domain là địa chỉ Media Server. Trong mô hình này là 192.168.1.201 hay iptv.ims.vn.
Chạy AS: dùng key-value-file vừa tạo ở bước trên bằng lệnh:
#./uctiptv_as key_value_file
Bước 2: Cấu hình Media Server
Darwin Streaming Server (DSS) là một sản phẩm của hãng Apple dùng để phân phối các nội dung đa phương tiện. Đây là một phần mềm miễn phí, có cả phiên
quá trình cấu hình có phức tạp hơn. Trong bài mô phỏng này sử dụng bản 5.5.5 được xem là chạy ổn định nhất.
Tải DSS tại: http://dss.macosforge.org/
Tạo nhóm qtss và người dùng qtss thuộc nhóm qtss có mật khẩu là 123. Đây là người dùng mặc định được yêu cầu để cài đặt DSS. Sau khi cài đặt thành công, chúng ta có thể gán quyền quản lý cho người dùng khác.
# groupadd qtss # useradd –g qtss qtss # passwd qtss
Cài đặt DSS: di chuyển đến đường dẫn chứa DSS tải về Giải nén: # tar -xzvf DarwinStreamingSrvr5.5.5-Linux.tar.gz Cài đặt: #./Install Chạy DSS: # /usr/local/sbin/streamingadminserver.pl
Tập tin cấu hình: /etc/streaming/streamingadminserver.conf
Khi mở tập tin này, ta sẽ thấy port mặc định để UE kết nối vào DSS là 554, 7070, 8000, 8001. Ta có thể thay đổi port mặc định này.
Kiểm tra xem port 1220, port điều khiển DSS, đã hoạt động chưa # netstat -an | grep 1220
Đường dẫn chứa các tập tin nhạc, phim mặc định: /usr/local/movies
http://192.168.1.201:1220 với user là qtss, password là 123.
Sau khi thực hiện các bước cấu hình cơ bản ban đầu, ta được giao diện như sau:
Hình 6.3: Giao diện web của DSS
Với giao diện này, ta có thể tắt hoặc mở DSS bằng nút Disable Server, có được một số thông tin cơ bản như IP 192.168.1.201, phiên bản DSS, lưu lượng media. Ngoài ra, còn có các tiện ích rất hữu dụng cho người quản lý:
Connected Users: cho biết thông tin các kết nối đến DSS tại thời
điểm đó. Thông tin bao gồm: IP của UE, bit Rate, dung lượng truyền, tỉ lệ mất gói, thời gian kết nối và kết nối đến tài nguyên nào.
General Settings: các thiết lập cơ bản gồm: mật khẩu, nơi chứa tài
nguyên, số kết nối tối đa cho phép, băng thông tối đa cho phép, phương pháp chứng thực,
Port Settings: cho phép kết nối đến IPTV Server qua port 80
Relay Settings: định nghĩa các máy Server khác có thể làm điểm
trung gian để chuyển tiếp nội dung đa phương tiện
Log Settings: chứa các ghi nhận sự kiện của DSS, phục vụ đắc lực
Playlists: định nghĩa các kênh cho người dùng sử dụng.
Bước 3: Cấu hình HSS chuyển các yêu cầu sử dụng IPTV đến AS
Sau khi hoàn tất các bước trên, trên phân hệ IMS sẽ chuyển các yêu cầu có dạng @iptv.ims.vn sang máy chủ ứng dụng. Máy AS đã mở port 8010 lắng nghe và chờ kết nối. Khi có yêu cầu từ client, AS sẽ tra trong tập tin key_value_file và gởi lại đáp ứng địa chỉ của Media Server. Khi đó, client sẽ sử dụng trực tiếp từ Media Server qua giao thức RTSP và RTP bằng port: 554, 7070, 8000.
6.3 Lớp điều khiển 6.3.1 Giới thiệu
Open IMS Core là một dự án mã nguồn mở của viện FOKUS của Đức bao gồm:
Call Session Control Functions (CSCFs).
Home Subscriber Server (HSS) tuy nhiên ở dạng thu gọn và được gọi là FHoSS.
6.3.2 Cách xây dựng ims core
Bước 1: cài đặt các phần mềm cần thiết từ source code
Tạo thư mục chứa các file cài đặt #mkdir /opt/OpenIMSCore #cd /opt/OpenIMSCore #mkdir FHoSS
#mkdir ser_ims
Tải source code
#apt-get install subversion
#svn checkout http://svn.berlios.de/svnroot/repos/ OpenIMSCore /FHoSS/trunk FHoSS
#svn checkout http://svn.berlios.de/svnroot/repos/ OpenIMSCore /ser_ims/trunk ser_ims
#apt-get install sun-java6-jdk mysql-server libmysqlclient15-dev libxml2-dev bind9 antflexbison
# cd FHoSS
# ant compile deploy # cd ..
# cd ser_ims
# make install-libs all # cd ..
Bước 2: chỉnh sửa file cơ sở dữ liệu
#vi /opt/OpenIMSCore/ser_ims/cfg/icscf.sql Thay đổi open-ims.test thành ims.vn
Thêm 2 users:
grant delete,insert,select,update on icscf.* to icscf@192.168.1.200
identified by 'heslo';
grant delete,insert,select,update on icscf.* to
provisioning@192.168.1.200 identified by 'provi';
#vi /opt/OpenIMSCore/FHoSS/scripts/hss_db.sql
Thêm user:
grant delete,insert,select,update on hss_db.* to hss@192.168.1.200
identified by 'hss';
#vi /opt/OpenIMSCore/FHoSS/scripts/userdata.sql Thay đổi open-ims.test thành ims.vn
Bước 3: thay đổi cấu hình các file *.cfg, *.xml, *.sh
Copy file cấu hình: #cp ser_ims/cfg/*.cfg #cp ser_ims/cfg/*.xml #cp ser_ims/cfg/*.sh
Chạy lệnh sau để thay đổi thông tin về domain và ip
./configurator.sh pcscf.cfg icscf.cfg icscf.xml scscf.cfg scscf.xml ser_ims/cfg/icscf.sql FHoSS/deploy/DiameterPeerHSS.xml FHoSS/deploy/hss.properties
FHoSS/scripts/hss_db.sql FHoSS/scripts/userdata.sql Domain name: ims.vn
IP Address: 192.168.1.200
File to changeFile to change ["all" for everything, "exit" to quit]: all changing
Bước 4: thiết lập cơ sở dữ liệu
Tạo một account root pass 123 #mysqladmin -u root password 123
Tạo cơ sở dữ liệu: #cd /opt/OpenIMSCore
#mysql –uroot –p< ser_ims/cfg/icscf.sql #mysql –uroot –p< FHoSS/scripts/hssdb.sql #mysql –uroot –p< FHoSS/scripts/userdata.sql
Bước 5: thay đổi cấu hình cho FHoSS
Vào đường dẫn: /opt/OpenIMSCore/FHoSS/deploy/*
Domain name: chuyển open-ims.test bằng ims.vn IP: chuyển 127.0.0.1 thành 192.168.1.200
Cấu hình DNS, vào đường dẫn: /etc/bind
Cấu hình tập tin resolv.conf để thiết lặp máy ims core làm DNS Vào đường dẫn /etc/resolv.conf, thêm dòng sau:
nameserver 192.168.1.200
Khởi động lại dịch vụ: #/etc/init.d/bind9 restart
Bước 6: Khởi động IMS #cd /opt/OpenIMSCore
Start pcscf #./pcscf.sh
Hình 6.8: Giao diện hoạt động của P-CSCF
Start icscf #./icscf.sh
Hình 6.9: Giao diện hoạt động của I-CSCF
Start scscf #./scscf.sh
Hình 6.10: Giao diện hoạt động của S-CSCF
Start FHoSS
#./fohss.sh
Listen port: 192.168.1.200:3868
Listen port for Diameter Cx from ICSCF: 192.168.1.200:3869
Listen port for Diameter Cx from SCSCF: 192.168.1.200:3870 Listen port for Tomcat webserver: 192.168.1.200:8090
Hình 6.11: Giao diện hoạt động của HSS
Lệnh kiểm tra port:
netstat -an | grep 4060 netstat -an | grep 5060 netstat -an | grep 6060 netstat -an | grep 3868 netstat -an | grep 3869 netstat -an | grep 3870 netstat -an | grep 8090
6.4 lớp truy nhập 6.4.1 giới thiệu
Client chính là UE đã đề cập ở phần trên. Hiện nay có rất nhiều phần mềm có chức năng thực hiện các yêu cầu dịch vụ cho UE như: Mercuro Client, UCT Client và OpenIC_Lite, IMS Communicator, Counterpath X-lite…. Trong phần demo này, chúng em dùng phần mềm UCT IMS Client để kết nối với IMS core. UCT IMS client hỗ trợ các tính năng như: Instant Message Audio Call Video Call XCAP/XDMS support QoS options
Preference and Codec options
Buddy list with Presence support
IPTV support for IPTV server
PDP and PEP functionality with the Open Source IMS Core
6.4.2 cài đặt utc client
Cài các gói phụ thuộc:
Linux-based operating system
libosip2 (3.0.3 with version 1.0.10 and 2.2.3 earlier versions) libexosip2 (3.0.3 with version 1.0.10 and 2.2.3 earlier versions)
libgtk2-0 libxml2 libcurl3 libgstreamer0.10-0 libgstreamer-plugins-base0.10 libvlc0 vlc
Cài UCT IMS client từ gói .deb dpkg -i uctimsclient1.0.12.deb
Cấu hình UCT IMS Client:
Sau khi cấu hình thành công IMS, hệ thống đã tạo sẵn hai người dùng có tên là
Bob@ims.vn và Alice@ims.vn. Do đó, ngay sau khi cài đặt, ta có thể sử dụng ngay chính người dùng tên Bob và Alice để thực hiện dịch vụ như: đăng ký, xóa đăng ký, gọi, xem iptv ( channel 1, 2, 3),…
Hình 6.13: Giao diện của trình Option và IPtv trong UCT IMS client.
Nếu có người dùng mới, ở đây ta cấu hình một người dùng tên tinh, có khóa nhận dạng người dùng chung là tinh@ims.vn, ta tiến hành như sau:
Hình 6.15: Giao diện cấu hình Preferences: tab Media và XDMS
Tab Profile cho phép cấu hình: các dịch vụ, tinh năng của từng người dùng
Tab IMS: cấu hình các thông số chứng thực và tên miền
Tab Media: cấu hình địa chỉ IPTV Server và các thông số truyền thông đa phương tiện.
6.4.3 kết quả đạt được
Hình 6.17: Giao diện UCT IMS Client khi Alice gọi Bob
Hình 6.19: giao diện VLC khi client sử dụng dịch vụ VoD
Chương 7: Tổng kết và hướng phát triển
Với nội dung đặt ra là tìm hiểu kiến trúc IMS trên nền mạng NGN, luận văn đã đưa ra được kiến trúc tổng quát nhất của một phân hệ IMS theo tiêu chuẩn của tổ chức 3GPP. Bên cạnh đó, luận văn cũng đã lý giải vai trò, nhiệm vụ, chức năng của các thành phần, giao diện, và một số thủ tục thực hiện trong phân hệ IMS. Hơn nữa, bài báo cáo còn trình bày phương pháp xây dựng mạng IMS từ nền tảng mạng hiện có. Đây là môt trong những điểm khác biệt với đề tài khác.
Với mục tiêu đặt ra, đề tài đã thực hiện được các nội dung sau:
1. Tìm hiểu về kiến trúc mạng IMS trên nền mạng lõi NGN để thấy được vai trò hội tụ mạng và tích hợp dịch vụ của phân hệ này. Hội tụ mạng và tích hợp dịch vụ là vấn đề then chốt khi xây dụng mạng NGN.
2. Trình bày các thủ tục sử dụng dịch vụ để thấy được hoạt động của phân hệ này trong NGN. Nội dung này giúp người đọc hiểu sâu hơn và kiểm chứng lại chức năng các thực thể trong phân hệ.
3. Luận văn đã giới thiệu một số giao thức chính sử dụng trong phân hệ IMS, đặc biệt là giao thức SIP và Diameter. Đây là hai giao thức dựa trên nền text tạo nên sự khác biệt giữa IMS và các hệ thống khác.
4. Luận văn đã nêu lên tình hình mạng viễn thông hiện tại và đưa ra đề xuất từng bước xây dựng hệ thống IMS trên nền mạng NGN dựa trên hạ tầng mạng hiện tại. 5. Giới thiệu và xây dựng thành công mô hình mạng NGN bao gồm: client truy cập,
mạng lõi MPLS để truyền dẫn, IMSCore điểu khiển dịch vụ và máy chủ ứng dụng IPTV Server. Với mô hình này, client có thể truy cập để thực hiện đầy đủ dịch vụ Tripple Play như: thoại, video call, chat, truyền nhận dữ liệu, xem IPTV,…
6. Kết hợp với đề tài “QoS over Tripple Play” đảm bảo chất lượng dịch vụ từ đầu cuối đến dầu cuối.
Do tích chất thực hiện luận văn nằm ở mức nền tảng trong nghiên cứu về IMS, nên đề tài này giới hạn ở những nội dung trên. Nếu có điều kiện, chúng em sẽ tiếp tục nghiên cứu phát triển các vấn đề sau:
1. Xây dựng hệ thống tính phí hoàn chỉnh. Tính phí là một ưu điểm lớn của IMS so với các hệ thống khác. IMS cung cấp khả năng tính cước phức tạp hơn nhiều so với hệ thống tài khoản trả trước hay trả sau, ví dụ như việc tính cước theo từng dịch vụ sử dụng hay phân chia cước giữa các nhà cung cấp dịch vụ và nhà cung cấp mạng. Người sử dụng sẽ chỉ nhận một bảng tính cước phí duy nhất từ một nhà