- PDF (chức năng quyết định chính sách hay cịn đƣợc gọi là chức năng quyết định chính sách dựa trên dịch vụ trong TISPAN): Chức năng này thực hiện các yêu cầu chính sách mức dịch vụ từ lớp ứng dụng (thí dụ P-CSCF) và chuyển nó thành các tham số QoS của IP. Thí dụ, cuộc gọi G.711 có thể sẽ đƣợc chuyển đổi thành ƣu tiên thời gian thực với yêu cầu độ rộng băng tần IP 80 kbps. Mạng truy nhập sau đó sẽ đƣợc kiểm tra liệu có thể cung cấp đƣợc mức QoS này khơng. Những gì sẽ xảy ra kế tiếp phụ thuộc vào kiểu của mạng truy nhập đƣợc sử dụng. Trong các mạng GPRS, PDF sẽ sử dụng giao diện “Go” để thiết lập chính sách giám sát cho phiên trong GGSN. Trong các mạng dựa trên TISPAN, PDF liên lạc với chức năng Gateway ở biên (BGF) để tăng cƣờng chính sách. Có một điểm quan trọng ở đây là: các GGSN không nhận biết phiên SIP và do vậy chúng chỉ có thể giám sát trên các phiên PDP. SIP mong đợi các phiên có thể xử lý nhiều loại phƣơng tiện đồng thời và trong trƣờng hợp này điều đó khơng xảy ra. Điều này có nghĩa là 3GPP phải định
Registration: đăng ký Call Setup: thiết lập cuộc gọi
Visited Network: mạng khách Home Network: mạng chủ
nghĩa một tham số bổ sung để buộc phiên thiết lập một nội dung PDP mới cho mỗi phƣơng tiện mới trong phiên đó. Tuy nhiên, các BGF đƣợc điều khiển từ lớp ứng dụng cho phép các phƣơng tiện đối với từng thành phần phƣơng tiện. Việc giám sát bởi vậy có thể xảy ra trên các cơ sở thành phần của từng phƣơng tiện. Điều này sẽ cho phép nhà khai thác đảm bảo lƣu lƣợng phƣơng tiện của khách hàng đƣợc điều chỉnh hoặc huỷ bỏ nếu nhƣ nó vƣợt q chính sách đƣợc thoả thuận ở lớp SIP.
- IBCF (chức năng điều khiển kết nối ở biên): Chức năng này đƣợc TISPAN đƣa ra để chuẩn hoá kết nối giữa các mạng, cho phép kết nối giữa các nhà cung cấp. Các vai trị của nó bao gồm việc cung cấp NAPT và các chức năng firewall cho báo hiệu, giám sát báo hiệu, ẩn topology cũng nhƣ chuyển đổi giữa IPv4 và IPv6. Trong khi các mạng 3GPP chỉ thuần tuý IPv6 thì 3GPP2 và các tổ chức phát triển mạng cố định lại sử dụng sự pha trộn IPv4 và IPv6. Việc chuẩn hoá do vậy cũng xác định sự phát hiện hƣ hỏng của các điểm kết nối. IBCF cũng điều khiển chức năng Gateway biên (BGF) cho phép điều khiển và bảo vệ media trao đổi giữa mạng lõi và mạng truy nhập hay media đi qua các điểm kết nối. Mặc dù điều khiển BGF nhƣng IBCF cũng điều khiển phƣơng tiện đƣợc trao đổi qua biên giới giữa các nhà khai thác, điều khiển việc thiết lập phƣơng tiện, giám sát cũng nhƣ các chức năng firewall và NAPT động.
- I-CSCF (CSCF thẩm vấn): đây là chức năng cho phép xác định S-CSCF khách hàng phải đăng ký. Điều này đạt đƣợc nhờ việc hỏi server thuê bao gốc (HSS) để server này kiểm tra việc khách hàng có đƣợc phép đăng ký trong mạng xuất phát và phúc đáp lại tên cũng nhƣ khả năng của S-CSCF mà khách hàng đã đăng ký. Sau đó I-CSCF có thể liên lạc với S-CSCF này. Chức năng I-CSCF có thể đƣợc huỷ bỏ khỏi đƣờng dẫn báo hiệu ngay khi nó đã đƣợc sử dụng để thiết lập S- CSCF. Chỉ có ngoại lệ xảy ra nếu nhƣ chức năng THIG (Gateway liên mạng ẩn topology) của I-CSCF đƣợc sử dụng.
- S-CSCF (CSCF phục vụ): S-CSCF là chức năng đăng ký ngƣời sử dụng và cung cấp dịch vụ cho họ (mặc dù các dịch vụ này có thể ở trên các platform ứng dụng riêng biệt). Nó thực hiện việc định tuyến và chuyển đổi, cung cấp thơng tin tính cƣớc cho các hệ thống trung gian, duy trì các bộ định thời phiên và thẩm vấn HSS để khôi phục quyền, thông tin phát hiện dịch vụ cũng nhƣ profile của ngƣời sử dụng. Tóm lại, nó là “bộ não” của IMS.
- HSS (server thuê bao gốc): HSS là cơ sở dữ liệu của tất cả các thuê bao và dữ liệu dịch vụ. Các tham số bao gồm nhận dạng ngƣời sử dụng, tên S-CSCF đƣợc
cấp phát, roaming profile, các tham số xác thực và thông tin dịch vụ. HSS cũng cung cấp các chức năng HLR và AUC truyền thống. Điều này cho phép ngƣời sử dụng truy nhập vào các miền gói và kênh của mạng thông qua xác thực IMSI.
- Các chức năng cửa ngõ vào/ra PSTN: các chức năng này cho phép phối hợp hoạt động với PSTN. Các media gateway cung cấp sự chuyển đổi vật lý về phƣơng tiện giữa TDM và IP. Các signalling gateway cung cấp sự chuyển đổi ở lớp chuyển tải giữa SS7 trên MTP (mạng TDM) và SS7 trên SCTP (mạng IP). Chức năng điều khiển gateway cửa ngõ BGCF quyết định việc kết nối với PSTN sẽ xảy ra trong mạng này hay cần có cả SIP-I phải đƣợc gửi đi tới mạng IP khác trƣớc khi kết nối. Nếu trƣờng hợp đầu xảy ra thì báo hiệu đƣợc chuyển tới MGC (media gateway controller) để sau đó cấp phát một cổng trên media gateway cho kết nối. Nếu trƣờng hợp sau xảy ra thì báo hiệu đƣợc chuyển qua IBCF tới BGCF khác thuộc mạng kết nối với nó.
2.3 CÁC VẤN ĐỀ CHUẨN HÓA CHO MẠNG HỘI TỤ BĂNG RỘNG 2.3.1 Các tổ chức chuẩn hố có liên quan 2.3.1 Các tổ chức chuẩn hố có liên quan
Các tiêu chuẩn NGN hiện tại không đủ cho việc thực thi trong môi trƣờng hội tụ dịch vụ băng rộng. Điều khiển cuộc gọi đã đƣợc định nghĩa rõ ràng, tuy nhiên việc điều khiển nội dung, dữ liệu (streaming) và quảng bá cịn rất ít đƣợc đề cập đến trong các chuẩn NGN hiện tại. Ngoài ra, các thủ tục kiểm tra tính phối hợp hoạt động giữa các platform dịch vụ khác nhau phục vụ cho dịch vụ hội tụ chƣa có.
Dƣới đây là một số các tổ chức chuẩn hố có liên quan trong BcN: - Điều khiển cuộc gọi:
o Báo hiệu và API: IETF, ITU-T SG11, Parlay
o Kiến trúc: ITU-T, 3GPP, 3GPP2, ETSI,…
o Khả năng phối hợp hoạt động: MSF, IMPP,… - Mạng trong nhà:
o ECHONET, HAVi, HomePNA, HomeRF, UPnP, UWB - Quảng bá:
o OpenCable, T-DMB, S-DMB, DVB-T,…
- Các chuẩn liên quan đến việc hội tụ cố định-di động, HPi, Mobile IP; các vấn đề về AAA, QoS, bảo mật trong môi trƣờng hội tụ.
Mạng viễn thông vẫn đang tiếp tục phát triển theo xu hƣớng hội tụ, do vậy các chuẩn cho mạng BcN vẫn còn đang đƣợc tiếp tục xây dựng và hoàn thiện.
Mục tiêu của mạng hội tụ là cho phép phát triển nhanh chóng các dịch vụ mới có thể truy nhập đƣợc từ nhiều loại thiết bị qua các mạng truy nhập khác nhau. Vấn đề chính để đạt đƣợc mức phối hợp hoạt động này là phải phát triển đƣợc tập hợp các chuẩn cho phần truy nhập và phân phát dịch vụ. Một thành phần quan trọng trong mạng hội tụ để thực hiện đƣợc việc liên kết giữa thiết bị và dịch vụ đó là IMS – cho phép một thiết bị bất kỳ đƣợc kết nối tới bất kỳ một dịch vụ nào. Để có đƣợc sự kết nối nhƣ vậy cần phải có một q trình nghiên cứu và phát triển. Trong vài năm gần đây, các tổ chức nhƣ 3GPP và ETSI đã lần lƣợt đƣa ra các phiên bản tiêu chuẩn. Mỗi phiên bản đều hứa hẹn cho phép các tính năng ƣu việt hơn so với phiên bản trƣớc của nó.
IMS là một kiến trúc chuẩn, mở nhằm mục đích chuyển tiếp các dịch vụ đa phƣơng tiện qua các mạng di động và IP, sử dụng cùng một loại giao thức chuẩn cho cả các dịch vụ di động cũng nhƣ IP cố định. Dựa trên SIP, IMS định nghĩa các giao diện mặt phẳng điều khiển chuẩn để tạo ra các ứng dụng mới.
IMS ban đầu đƣợc 3GPP định nghĩa và phiên bản đầu tiên đƣợc thiết kế riêng cho mạng di động nhằm tìm cách triển khai các ứng dụng IP trên mạng di động 3G. Tuy nhiên, việc giới hạn này là không cần thiết và các phiên bản kế tiếp của IMS đã đƣợc định nghĩa độc lập với phần truy nhập. Bƣớc tiến này đã thúc đẩy sự phối hợp hoạt động giữa các thiết bị truy nhập khác nhau và do vậy đã kích thích sự hội tụ về mạng di động và cố định. Hiện nay, các kiểu truy nhập có thể hoạt động với lõi IMS là DSL, WLAN, GPRS hay bất kỳ một công nghệ mới nào chẳng hạn nhƣ WiMax.
2.3.2 3GPP
3 GPP thực ra là một tập hợp các tổ chức tiêu chuẩn, kết hợp với nhau nhằm mục đích xây dựng các chỉ tiêu kỹ thuật và chuẩn hoá cho di động thế hệ thứ 3. Các tổ chức tiêu chuẩn từ châu Âu, Mỹ, Nhật bản, Trung quốc và Hàn quốc đều tham gia tổ chức này. Các chỉ tiêu kỹ thuật của 3GPP đƣợc nhóm vào các gói gọi là các Release. Bắt đầu từ phiên bản Release 5, 3GPP đã đề ra pha 1 của phân hệ đa phƣơng tiện IP (IMS) hoạt động trên cơ sở hạ tầng truy nhập vô tuyến, mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS (UTRAN).
IMS về cơ bản đƣợc sử dụng cho domain chuyển mạch gói sử dụng SIP để cung cấp các dịch vụ đa phƣơng tiện qua IP. Nó tái sử dụng nhiều định nghĩa về SIP của IETF, bổ sung thêm phần các yêu cầu cho tính di động. Một điều quan trọng cần chú ý là 3GPP IMS không cung cấp dịch vụ tƣơng đƣơng với miền chuyển mạch
kênh. Do vậy, sự dịch chuyển về phía IMS thay thế cho lõi chuyển mạch kênh sẽ cịn phải đƣợc thực hiện trong một q trình dài.
Một nguyên tắc quan trọng trong chuẩn 3GPP Release 6 là lõi IMS độc lập với công nghệ truy nhập. Điều này có nghĩa là bất kỳ một yêu cầu nhất định nào cho truy nhập di động phải đƣợc xử lý bởi mạng truy nhập, ví dụ, các yêu cầu nén để tối ƣu hoá việc sử dụng băng thơng. Trên thực tế, tính độc lập với truy nhập của IMS vẫn chƣa đƣợc thực hiện đối với truy nhập mạng cố định và do vậy vấn đề này đã đƣợc TISPAN thực hiện.
Hiện nay 3GPP đang làm việc để đƣa ra Release 7 với các nội dung sau:
- Truy nhập băng rộng cố định tới IMS: cho phép truy nhập mạng cố định tới IMS của 3GPP (đối với TISPAN).
- Đƣa ra cơ chế quản lý và đảm bảo QoS end-to-end.
- Cho phép thực hiện các cuộc gọi khẩn cấp chuyển mạch gói qua IMS. - Kết hợp các cuộc gọi chuyển mạch kênh với phiên IMS.
- Phát triển điều khiển chính sách và tính cƣớc dựa trên IP-flow
- Các vấn đề khác nhƣ các dịch vụ nội hạt IMS, hội nghị, quản lý nhóm,…
2.3.3 ETSI TISPAN
Tổ chức TISPAN của ETSI làm về mạng cố định cũng đang thực hiện chuẩn hố các mạng hội tụ trong đó sử dụng IMS ở kiến trúc lõi. Điều này có nghĩa là nó bổ sung cho khả năng truy nhập mạng cố định để giao tiếp với IMS và nó cũng yêu cầu 3GPP tăng cƣờng chỉ tiêu kỹ thuật IMS. Với mục tiêu dịch chuyển chức năng PSTN hiện tại vào lõi IP, IMS đƣợc tập trung vào việc cung cấp phỏng tạo (emulation) PSTN, điều này nhằm mục đích cung cấp các dịch vụ tƣơng đƣơng bới PSTN. Các dịch vụ phỏng tạo PSTN cung cấp định nghĩa về những gì tối thiểu cần phải đƣợc cung cấp (thí dụ nhƣ việc truy tìm cuộc gọi có mục đích xấu), nhƣng cũng phải cho phép cung cấp dịch vụ đa phƣơng tiện. Mục tiêu cuối cùng là có kiến trúc IMS chung cho cả dịch vụ cố định lẫn di động vào khoảng năm 2008/2009.
Các mục tiêu của TISPAN cho chuẩn hoá các mạng hội tụ sử dụng IMS làm kiến trúc lõi là:
- Cung cấp đa dịch vụ, đa giao thức, đa truy nhập, dựa trên cơ sở IP, bảo an mạng và có độ tin cậy
- Cung cấp các dịch vụ peer-to-peer hay client-server theo thời gian thực hoặc phi thời gian thực.
- Cung cấp tính di động của ngƣời sử dụng và thiết bị đầu cuối với các dịch vụ truyền thơng đƣợc cá nhân hố của khách hàng ở khắp mọi nơi với bất kỳ thiết bị đầu cuối nào.
TISPAN ƣu tiên xây dựng sự phối hợp hoạt động với 3GPP về IMS để bổ sung các tính năng cho truy nhập cố định và yêu cầu sự tăng cƣờng chỉ tiêu kỹ thuật IMS từ 3GPP. Ngoài ra, nhóm này cũng hỗ trợ cho các dịch vụ PSTN/ISDN hiện tại.
TISPAN lập kế hoạch đƣa ra 3 tài liệu kỹ thuật là:
- Release 1: Hƣớng vào tính di chuyển và roaming do khách hàng điều khiển dựa trên việc sử dụng phân hệ gắn vào mạng truy nhập cũng nhƣ các phƣơng pháp truy nhập DSL/WLAN.
- Release 2: Hƣớng vào tối ƣu hoá việc sử dụng tài nguyên phù hợp với profile của khách hàng và việc sử dụng dịch vụ.
- Release 3: Đƣa ra các phƣơng pháp về tính di chuyển và truy nhập băng thông cao nhƣ FTTH, VDSL và WiMax.
2.3.4 3GPP2
Công việc tƣơng tự cũng đang đƣợc nhóm 3GPP2 thực hiện, nhóm này sử dụng IMS làm cơ sở cho giải pháp miền đa phƣơng tiện (MMD) của họ. Điều này cho phép các mạng truy nhập dựa trên CDMA-2000 cung cấp các dịch vụ di động thế hệ thứ 3. Định nghĩa lõi của 3GPP2 tuân theo một cách chặt chẽ với định nghĩa IMS nhƣng có thêm 1 số khác biệt phục vụ cho công nghệ vô tuyến. 3GPP2 cũng cho phép sử dụng IPv4 và tách biệt GGSN và P-CSCF.
2.4 CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ TRONG BcN
Mục tiêu chính của chất lƣợng dịch vụ (QoS) là giảm hoặc huỷ bỏ trễ của các gói thoại hay gói dịch vụ đa phƣơng tiện thời gian thực cũng nhƣ mất mát gói khi chuyển qua mạng. QoS có thể đƣợc định nghĩa nhƣ khả năng của mạng cho phép cung cấp dịch vụ tốt hơn đối với lƣu lƣợng mạng nhất định trên nền các công nghệ khác nhau nhƣ Frame Relay, ATM và IP. Đặc điểm này của mạng làm dễ dàng cho việc phân biệt các loại lƣu lƣợng khác nhau cũng nhƣ đối xử chúng theo các cách khác nhau. Các tham số chuẩn để đánh giá QoS là:
- Tính khả dụng của dịch vụ (service availability): Tính khả dụng về kết nối mạng của ngƣời sử dụng và phụ thuộc vào thiết bị mạng đƣợc kết nối tới.
- Thông lƣợng (throughput): Tốc độ phân phát gói đến đích.
- Biến đổi trễ (delay jittter): Biến đổi trễ giữa các gói giống nhau khi đi qua cùng một đƣờng dẫn trong mạng.
Mạng có QoS cao hay khơng đƣợc đánh giá thơng qua khả năng đạt đƣợc tối đa tính khả dụng dịch vụ cũng nhƣ thơng lƣợng và đồng thời cũng phải tối thiểu hoá 3 tham số cịn lại kia.
2.4.1 Tính cần thiết của QoS
Trong kiến trúc mạng hiện nay, các kiểu lƣu lƣợng khác nhau (nhƣ thời gian thực và dữ liệu) cần phải dùng chung một liên kết của mạng. Các kiểu lƣu lƣợng khác nhau này cần phải có sự đối xử khác nhau từ phía mạng. Nhƣ vậy, để cung cấp sự đối xử đặc biệt, không thể cung cấp một máy bay riêng cho những hành khách hạng nhất, thì tƣơng tự nhƣ vậy, cũng không thể cung cấp từng kênh riêng hay từng kết nối mạng riêng cho các khách hàng khác nhau mặc dù chúng cần phải đƣợc đối xử khác nhau. Tồn bộ băng thơng phải đƣợc chia sẻ giữa các lƣu lƣợng ƣu tiên và lƣu lƣợng thông thƣờng, chỉ tại những nơi luồng lƣu lƣợng đi qua các phần tử tích cực của mạng nhƣ các router thì các luồng này mới đƣợc tách biệt và đối xử khác nhau.
Các kiểu lƣu lƣợng khác nhau có thể đƣợc phân thành các loại nhƣ sau:
- Dữ liệu hay không yêu cầu thời gian thực: Các ứng dụng quan tâm đến việc phân phát gói một cách tin cậy chẳng hạn nhƣ đảm bảo về TCP. Các ứng dụng này không quan tâm đến các yêu cầu về trễ hay băng thơng. Ví dụ là các ứng dụng duyệt web, email, tính toán phân tán,…