Chức năng của lõi IMS là quản lý việc tạo lập phiên liên lạc và dịch vụ đa phương tiện. Các chức năng của nó bao gồm:
- Chức năng điều khiển phiên cuộc gọi CSCF (Call Session Control Function) có nhiệm vụ thiết lập, theo dõi, hỗ trợ và giải phóng các phiên đa phương tiện cũng như quản lý những tương tác dịch vụ của người dùng. CSCF được phân ra 3 loại: Serving-CSCF, Proxy-CSCF và Interogating-CSCF.
Proxy-CSCF (P-CSCF): là một proxy SIP, sở dĩ gọi là proxy vì nó có thể
nhận các yêu cầu dịch vụ, xử lý nội bộ hoặc chuyển tiếp yêu cầu đến các bộ phận khác trong hệ thống IMS. Đây là điểm kết nối đầu tiên giữa hạ tầng IMS và người dùng IMS/SIP. Một vài hệ thống mạng có thể dùng SBC (Session Border Controller) để thực hiện chức năng này. Để kết nối với hệ thống IMS, người dùng trước tiên phải đăng ký với P-CSCF trong mạng mà nó đang kết nối. Địa chỉ của P-CSCF được truy cập thông qua giao thức DHCP hoặc sẽ được cung cấp khi người dùng tiến hành thiết lập kết nối PDP (Packet Data Protocol) trong mạng thông tin di động gói tế bào. Chức năng của P-CSCF bao gồm:
o P-CSCF nằm trên đường truyền của tất cả các thông điệp báo hiệu
trong hệ thống IMS. Nó có khả năng kiểm tra bất kỳ thông điệp nào. P-CSCF có nhiệm vụ đảm bảo truyền tải các yêu cầu từ UE đến máy chủ SIP (ở đây là S-CSCF) cũng như những thông điệp phản hồi từ máy chủ SIP về UE. P-CSCF xác thực người dùng và thiết lập kết nối bảo mật IPSec với thiết bị IMS của người dùng. Nó còn có vai trò ngăn cản các tấn công như spoofing (bắt chước), replay (lặp lại) để đảm bảo sự bảo mật và an toàn cho người dùng.
P-CSCF cũng có thể nén và giải nén các thông điệp SIP để giảm thiểu khối lượng thông tin báo hiệu truyền trên những đường truyền tốc độ thấp. P-CSCF có thể tích hợp chức năng quyết định chính sách PDF (Policy Decision Function) nhằm quản lý và đảm bảo QoS cho các dịch vụ đa phương tiện. P-CSCF cũng tham gia vào quá trình tính cước dịch vụ. Serving-CSCF (S-CSCF) là một nút trung tâm của hệ thống báo tín hiệu IMS.
o S-CSCF vận hành giống như một máy chủ SIP nhưng nó bao hàm
cả chức năng quản lý phiên dịch vụ. Các chức năng chính của S- CSCF bao gồm:
Tiến hành các đăng ký SIP nhằm thiết lập mối liên hệ giữa
địa chỉ người dùng (địa chỉ IP của thiết bị) với địa chỉ SIP. S- CSCF đóng vai trò như một máy chủ Registor (đăng ký) trong hệ thống SIP. S-CSCF tham gia trong tất cả các quá trình báo hiệu từ hệ thống IMS về người dùng. Nó có thể kiểm tra bất kỳ thông điệp nào nếu muốn. S-CSCF giữ vai trò quyết định chọn lựa AS nào sẽ cung cấp dịch vụ cho người dùng. Nó giữ vai trò quyết định tuyến dịch vụ thông qua việc sử dụng giải pháp DNS/ENUM (Electronic Numbering). S- CSCF thực hiện các chính sách của nhà cung cấp dịch vụ. S- CSCF tương tác với máy chủ AS để yêu cầu các hỗ trợ dịch vụ cho khách hàng. S-CSCF liên lạc với HSS để lấy thông tin, cập nhật thông tin về hồ sơ người dùng và tham gia vào quá trình tính cước dịch vụ.
o Interrogating-CSCF (I-CSCF): trong hệ thống mạng của một
nhà cung cấp dịch vụ, I-CSCF là một điểm liên lạc cho tất cả các kết nối định hướng đến một UE nằm trong mạng đó. Chức năng của I-CSCF bao gồm: định tuyến thông điệp yêu cầu SIP nhận được từ một mạng khác đến S-CSCF tương ứng. Để làm được điều này, I-CSCF sẽ liên lạc với HSS (thông qua DIAMETER) để cập nhật địa chỉ S-CSCF tương ứng của người dùng. Nếu như chưa có S-CSCF nào được gán cho UE, I-CSCF sẽ tiến hành gán một S-CSCF cho người dùng để nó xử lý yêu cầu SIP. Ngược lại, I-CSCF sẽ định tuyến thông điệp yêu cầu SIP hoặc thông điệp trả lời SIP đến một S-CSCF/I-CSCF nằm trong mạng của một nhà cung cấp dịch vụ khác.
BGCF (Breakout Gateway Control Function): là một máy chủ SIP chứa đựng chức năng định tuyến dựa trên số điện thoại. Nó được sử dụng khi một thiết bị IMS thực hiện cuộc gọI đến mạng nốI chuyển mạch hay mạng điện thoạI cố định truyền thống PSTN. BGCF hỗ trợ khả năng kết nốI liên mạng thông qua việc định tuyến yêu cầu SIP trong trường hợp S-CSCF xác định rằng không thể định tuyến yêu cầu này bằng DNS/ENUM. BGCF sẽ xác định nút mạng tiếp theo trên đường định tuyến hoặc là MGCF hoặc là một BGCF của mạng khác rồi chuyển báo hiệu đến nút mạng tương ứng.
- Chức năng điều khiển cổng đa phương tiện MGCF (Media Gateway Control Function) có nhiệm vụ quản lý cổng phương tiện, bao hàm các chức năng như: liên lạc với S-CSCF để quản lý các cuộc gọi trên kênh phương tiện, làm trung gian chuyển đổi giữa giao thức báo hiệu ISUP và SIP. MGCF quản lý một hay nhiều IM-MGW (IP Multimedia-Media Gateway). IM-MGW sẽ tương tác với MGCF để quản lý tài nguyên. IM-MGW đóng vai trò là điểm chuyển đổi nội dung đa phương tiện giữa mạng chuyển nối gói và chuyển nối mạch khi thông tin truyền từ mạng này sang mạng khác.
- Chức năng quản lý tài nguyên đa phương tiện (Media Resource Function) có thể phân ra thành 2 thành phần: MRFC (Media Resource Function Controller) và MRFP (Media Resource Function Processor). MRFC có vai trò quản lý tài nguyên cho các dòng dữ liệu đa phương tiện trong MRFP, giải mã thông điệp đến từ máy chủ ứng dụng AS truyền qua S-CSCF, điều khiển MRFP tương ứng cũng như tham gia vào quá trình tính cước. MRFP đóng vai trò quan trọng trong việc thích ứng nội dung dịch vụ, chuyển đổi định dạng nội dung.
3.4.1.3 Lớp truyền tải
Chức năng của các phần tử thuộc lớp truyền tải như sau:
NASS (Network Attachment Subsystem): chức năng chính của NASS bao gồm:
- Cung cấp một cách linh hoạt địa chỉ IP cũng như các thông số cấu hình
khác cho UE (sử dụng DHCP).
- Xác thực người dùng trước và trong quá trình cấp phát địa chỉ IP.
- Cấp phép cho mạng truy nhập dựa trên hồ sơ mạng.
- Quản lý định vị người dùng.
Chức năng điều khiển tài nguyên và chấp nhận kết nối RACS (Resource & Admission Control Functionality) bao gồm 2 chức năng chính là: chức năng quyết định chính sách dịch vụ (S-PDF) và chức năng điều khiển chấp nhận kết nối và tài nguyên truy nhập (A-RACF).
Chức năng quyết định chính sách dịch vụ S-PDF (Serving Policy Decision Function), dưới yêu cầu của các ứng dụng, sẽ tạo ra các quyết định về chính sách bằng việc sử dụng các luật chính sách và chuyển những quyết định này tới A-RACF. S-PDF cung cấp một cách nhìn trừu tượng về các chức năng truyền tải với nội dung hay các dịch vụ ứng dụng. Bằng cách sử dụng S-PDF, việc xử lý tài nguyên sẽ trở nên độc lập với việc xử lý dịch vụ.
Chức năng điều khiển chấp nhận kết nối và tài nguyên truy nhập A-RACF (Access Resource and Admission Control Function) nhận các yêu cầu về tài nguyên QoS từ S-PDF. A-RACF sẽ sử dụng thông tin QoS nhận được từ S-PDF để quyết định chấp nhận hay không chấp nhận kết nối. A-RACF cũng thực hiện chức năng đặt trước tài nguyên và điều khiển các thực thể NAT/Firewall.
Session Border Controller (SBC): được biết đến như một chức năng điều khiển lưu trú trong IMS. Đây là các cổng kết nối IP to IP triển khai tại các điểm tiếp giáp giữa mạng IMS và các mạng khác (NNI-Network to Network Interface). Đối với một mạng truy nhập băng rộng, P-CSCF và các chức năng điều khiển cho người sử dụng (UNI-Network to User Interface), điều này đảm bảo cho việc điều khiển phiên với các ứng dụng IP thời gian thực một cách an toàn chất lượng và tin cậy. Trong mặt phẳng truyền tải, SBC cũng được sử dụng như chức năng biên dịch địa chỉ giữa địa chỉ quảng bá và địa chỉ dùng riêng trong IPv4 hay giữa địa chỉ của IPv4 và IPv6…
Media Gateway (MG): được điều khiển bởi MGCF, đáp ứng các kết nối truyền thông giữa các mạng khác nhau, nó cung cấp liên kết giữa các định dạng truyền thông khác nhau RTP/UDP/IP và TDM.
Gateway GPRS Support Node (GGSN): đóng vai trò là một gateway kết nối giữa IMS và các mạng ở ngoài (như Internet hoặc các mạng GPRS khác) trong kiến trúc của mạng tế bào. Vai trò của GGSN là nhận và chuyển thông tin từ UE gửi ra mạng bên ngoài và ngược lại. GGSN cũng tham gia quản lý quá trình di động của UE và thiết lập các bối cảnh PDP để phục vụ việc liên lạc giữa SGSN và GGSN.
SGSN (Serving GPRS Support Node): là một phần tử nhằm kết nối giữa mạng truy nhập (RAN) và gateway GGSN. Vai trò chính của SGSN là xác thực các UE đang dùng dịch vụ GPRS kết nối với nó; quản lý việc đăng ký của một
UE vào mạng GPRS; quản lý quá trình di động của UE, thiết lập, duy trì và giải phóng các bối cảnh, nhận và chuyển thông tin đến UE và ngược lại…