TIỂU LUẬN môn học báo HIỆU và điều KHIỂN kết nối đề tài tìm hiểu mô hình kết nối báo hiệu IMS CS

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG
KHOA VIỄN THƠNG I

—^^^3^^—

BAI TIỂU LUAN
MÔN HỌC: BÁO HIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN KẾT NỐI
Giảng viên hướng dẫn :
Nhóm

Sinh viên thực hiện

PHẠM ANH THƯ
02

Mã SV

Hà Nội, tháng 10/2021


HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG
KHOA VIỄN THƠNG I

—^^^3^^—

BÀI TIỂU LUẬN
MÔN HỌC: BÁO HIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN KẾT NỐI
Đề tài: “Tìm hiểu mơ hình kết nối báo hiệu IMS-CS”

Giảng viên hướng dẫn : PHẠM ANH THƯ

Sinh viên thực hiện

Mã SV

Nhận xét


LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm qua xu hướng hội tụ mạng Internet, mạng di động và mạng PSTN
đang là vấn đề được quan tâm hàng đầu trong lĩnh vực thông tin liên lạc. Nhiều kiến
trúc mới đã ra đời trong quá trình phát triển hợp nhât các mạng với mục đích tạo ra một
mạng IP duy nhất. Phân hệ IP Multimedia Subsystem (IMS) là một trong những kiến
trúc đã ra đời trong xu thế phát triển đó. IMS trở thành một phân hệ trong mơ hình
mạng thế hệ mới (NGN) của tất cả các hãng sản xuất các thiết bị viễn thơng và các tơ
chức chuẩn hóa trên thế giới. Với IMS, người dùng có thể liên lạc khắp mọi nơi nhờ
tính di động của mạng di động và đồng thời có thể sử dụng những dịch vụ hấp dẫn từ
mạng Internet. IMS đã thực sự trở thành chìa khóa để hợp nhất mạng di động và mạng
Internet, là một phân hệ không thể thiếu trong kiến trúc NGN.
IP Mutilmedia System (IMS) là một kiến trúc gồm nhiều chức năng được gắn kết
với nhau thông qua các giao tiếp đã được chuẩn hóa nhằm cung cấpcác dịch vụ đa
phương tiện qua vùng chuyển mạch gói IP cơ bản. IMS được coi như kiến trúc cho
việc hội tụ mạng thoại,dữ liệu và di động.
Giao thức SIP là một giao thức mới xuất hiện nhằm phục vụ cho mạng điện thoại IP
nhưng đã được ứng dụng rộng rãi. Trong cấu trúc mạng NGN, SIP đã được chọn làm
giao thức báo hiệu chính, SIP rất được chú ý và ngày càng được sử dụng rộng rãi trong
các kiến trúc của mạng NGN. Tháng 11 năm 2000, SIP được chấp nhận như một giao
thức báo hiệu của 3GPP và trở thành một thành phần chính thức của cấu trúc IMS. Đặc
điểm của SIP là đơn giản, mở, dễ dàng triển khai và tương thích với các giao thức IP đã
có.

Bài tập nhóm : Báo hiệu điều khiển và kết
nối

TỔNG QUAN TIỂU LUẬN
Trong nội dung bài Tiểu luận này, nhóm làm đề tài xin trình bày theo bố cục gồm 5
chương chính:
Chương I: Mơ hình tổng qt: giúp người đọc nắm được kiến thức cơ bản về báo
hiệu điều khiển và kết nối
Chương II: Giới thiệu tổng quan về IMS: giúp người đọc nắm được kiến trúc cơ bản
IMS, các phân lớp trong IMS.
Chương III: Giới thiệu tổng quan về CS: giúp người đọc nắm được kiến trúc cơ bản
CS, các giải pháp kết nôi.
Chương IV:Kết nối liên mạng IMS-CS: mơ hình kết nơi và báo hiệu giữa IMS và CS
Chương V:Ứng dụng kết nối liên mạng IMS-CS: tác dung của IMS-CS trong Việt
nam nói chung và ngành viễn thơng nói riêng
Nhóm làm đề tài đã cố gắng tìm hiểu đề tài qua các tài liệu để có những kiến thức làm
nên bài tiểu luận này. Tuy nhiên không tránh khỏi những thiếu sót hay nhầm lẫn, rất
mong nhận được sự góp ý của Cơ và các bạn đọc để nhóm hồn thiện hơn nội dung bài
tiểu luận, cũng như củng cố thêm kiến thức về chuyên đề.
Xin chân thành cảm ơn!


MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU............................................................................................................... 3
TỔNG QUAN TIỂU LUẬN.........................................................................................4
MỤC LỤC .................................................................................................................... 5
DANH MỤC VIẾT TẮT..............................................................................................7
DANH MỤC HÌNH VẼ................................................................................................8
CHƯƠNG

I:

SƠ

ĐỒ

TỔNG

QUÁT............................................................................9
CHƯƠNG
II:
TỔNG
IMS................................................................. ....10

QUAN

VỀ

2.1. Định nghĩa
10
2.2. Kiến trúc IMS
12
2.2.1. Mơ hình kiến trúc của IMS
............... ...................................................

12

2.2.2. Các thực thể chức năng IMS.......................................................................13
2.2.2.1.

Nhóm

quản

lí

khiển

phiên

và

định

tuyến

(CSCF)

13
2.2.2.2.

Cơ sở dữ liệu (HSS/HLR)

...................................................................14
2.2.2.3 Máy chủ ứng dụng (AS).......................................................................15
2.2.2.4 Thực thể chức năng quản lí tài nguyên và phương tiên(MRF)..............16
2.2.2.5 Thực thể chức năng điều khiển cổng phương tiên (MGCF)..................16
2.2.2.6 Thực thể chức năng điều khiển cổng (BGCF).......................................16
2.3. Các giao thức trong IMS................................................................................17

2.3.1. Các giao thức chính...................................................................................18
2.3.2. Các giao thức hỗ trợ khác..........................................................................18


CHƯƠNG III: TỔNG QUAN VỀ CS...........................
...................................
..18
3.1. Kiến trúc theo hướng CS...............................................................................18
3.2. Mơ hình kiến trúc CS.....................................................................................18
3.2.1. Mơ hình NGN của IETF
18
3.2.2. Mơ hình NGN của 3GPP...........................................................................19
3.2.2. Mơ hình NGN của ETSI............................................................................19
3.3. Các giải pháp kết nối......................................................................................19
CHƯƠNG IV: Kết nối liên mạng IMSCS...............................................................20
4.1. Kiến trúc kết nối liên mạng IMS-CS.............................................................20
4.2. Thiết lập cuộc gọi giữa người dùng IMS gọi người dùng CS..............22
CHƯƠNG V: Ứng dụng kết nối liên mạng IMS-CS................................................24
5.1. Lợi ích kết nối liên mạng IMS-CS................................................................24
5.2. Điểm yếu kết nối liên mạng IMS-CS............................................................25
5.3 Giao diện cấu trúc TIPSA-IMS......................................................................26
5.4 Vai trò cấu trúc IMS-CS trong kinh doanh...................................................27
5.5 Giai pháp triển khai IMS-CS Tại VNPT........................................................27
5.5.1. Gioi thiệu về viễn thông Việt Nam.............................................................28
5.5.2. Kiến trúc mạng viễn thơng Việt Nam.........................................................29
5.5.3. Tình hiển triển khai ở Việt Nam.................................................................29
5.5.4. Giai pháp triển khai ở VNPT......................................................................29
5.5.5 Thách thức và thuận lợi của IMS-CS..........................................................30
KẾT LUẬN.................................................................................................................. 31
TÀI LIỆU THAM KHẢO..........................................................................................33

DANH MỤC VIẾT TẮT
AS

Application Server

AAA

Authentication Authorization
Accounting
Feature Server

FS

Internet

Engineering

Máy chủ ứng dụng

Task

Nhận thực trao quyền và
thanh
tốn
Máy chủ đặc tính

IMS

IP Multimedia Subsystem

Tổ chức đặc nhiệm kỹ thuật
Internet
Phân hệ đa phương tiện IP

IM

Instant Messaging

Dịch vụ tin nhắn tức thì

ISUP

ISDN User Part

ACK

Acknowledgement

Phần ngqời sử dụng cho
mạng ISDN
Acknowledgement

NGN

Next Generation Network

Mạng thế hệ kế tiếp

MG

Media Gateway

Cổng đa phương tiện

MGC

Media Gateway Controller

MS

Media Server

Bộ điều khiển cổng đa
phqơng
tiện
Máy chủ phương tiện

MGW

Media Gateway

Cồng đa phương tiện

SG

Signalling Gateway

Cổng báo hiệu

HSS

Home Subscriber Server

SIP

Session Initiation Protocol

Máy chủ quản lý thuê bao
thường trú
Giao thức khởi tạo phiên

SGSN

Serving GPRS Support Node

Nút hỗ trợ phục vụ GPRS

HLR

Home Location Register

CSCF

Call/Session Control Function

Sổ đăng ký địa chỉ nhà
riêng
Thiết lập kết nối

UE

User Equipment

Thiết bị của người dùng

VoIP

Voice over Internet Protocol

XRES

Expected response

Truyền thoại theo giao thức
internet
Đáp ứng kỳ vọng

IETF

Force


Bài tập nhóm : Báo hiệu điều khiển và kết
nối

DANH MỤC HÌNH VẼ
•

Hình 1.1: Sơ đồ kết nối và giao thức báo hiệu và điều khiển giữa các thành phần.........9
Hình 2.1: Kiến trúc IMS hỗ trợ sự hội tụ thiết bị truyền thơng......................................11
Hình 2.3: Mơ hình kiến trúc phân lớp của IMS..............................................................13
Hình 2.4: CSCF trong IMS.............................................................................................15
Hình 2.5: AS trong IMS..................................................................................................15
Hình 2.6: MRF trong IMS................................
..............................................................16
Hình 2.7: MGCF và BGCF TRONG IMS
....................................................................17
Hình 3.1: Mơ hình kiến trúc mạng..................................................................................18
Hình 3.2:........................................................................................................................19
Hình 3.3 Giai pháp kết nối.............................................................................................20
Hình 4.1: Kiến trúc kết nối liên mạng IMS-CS
..............................................................21
Hình 4.2: Bản tin thiết lập cuộc gọi giữa người dùng IMS gọi người dùng CS..............22
Hình 5.1 Vai trị IMS-CS trong kinh doanh....................................................................27
Hình 5.2 Biểu đồ số thuê bao điện thoại cố định............................................................28
Hình 5.3 Biểu đồ số thuê bao điện thoại di động............................................................29
Hình 5.4 Mơ hình giải pháp của ALCATEL LUCENT...................................................30


CHƯƠNG I: SƠ ĐÒ TỔNG QUÁT
Sơ đồ kết nối và giao thức báo hiệu và điều khiển giữa các thành phần

Hình 1.1 Sơ đồ kết nối và giao thức báo hiệu và điều khiển giữa các thành phần

• Cổng phương tiện MG: Cổng phương tiện (MG) là thiết bị chuyển đổi giao thức
và truyền tải định dạng thông tin dữ liệu từ loại mạng này sang một mạng khác,
thông thường là từ dạng chuyển mạch kênh sang dạng gói.

• Bộ điều khiển cổng phương tiện MGC: Bộ điều khiển cổng phương tiện MGC là
thành phần chính của hệ thống chuyển mạch mềm. MGC đưa ra các quy luật xử lý
cuộc gọi, còn MG và SG sẽ thực hiện các quy luật đó. MGC điều khiển SG thiết
lập và kết thúc cuộc gọi.


• Cổng báo hiệu SG: Cổng báo hiệu SG là cầu nối báo hiệu giữa SS7 với mạng IP
dưới sự điều khiển của MGC. SG đóngvai trị tương tự như một nút mạng của SS7
để xử lý thông tin báo hiệu và chuyển giao thơng tin báo hiệu.

• Máy chủ phương tiện MS: Máy chủ phương tiện MS là thành phần tùy chọn của
hệ thống chuyển mạch mềm được sử dụng để xử lý các thông tin đặc biệt. Chức
năng MS có thể được tích hợp trong MGC hoặc tại cổng phương tiện MG.

• Máy chủ ứng dụng/đặc tính: Máy chủ đặc tính FS là một máy chủ chứa một loạt
dịch vụ của doanh nghiệp nên còn được gọi là máy chủ ứng dụng thương mại.
Máy chủ đặc tính xác định tính hợp lệ và hỗ trợ các thơng số dịch vụ thơng thường
cho hệ thống chuyển mạch.

• Một số tính năng cơ bản của máy chủ ứng dụng gồm: xác thực và bảo mật; truyền
thông; cung cấp dữ liệu; quản lý và điều khiển dịch vụ..
Mơ hình kiến trúc IMS được thể hiện trên sơ đồ :
• Lớp ứng dụng: server tính năng / phương tiện với giao thức báo hiệu SIP

• Lớp điều khiển : bộ điều khiển cổng phương tiện với giao thức báo hiệu SIP
Mơ hình kiến trúc CS được thể hiện trên sơ đồ:
• cổng báo hiệu thông qua giao thức truyền tải báo hiệu SIGTRAN

• cổng phương tiện thơng qua giao thức điều khiển cổng phương tiện
MGCP/MEGACO

CHƯƠNG II:Tổng quan về IMS
2.1 .Định Nghĩa
• IMS (IP Multimedia Subsystem) - phân hệ đa phương tiện IP, là một phần của
kiến trúc mạng thế hệ kế tiếp (NGN) và được cấu thành và phát triển bởi tổ
chức 3GPP, 3GPP2 và tổ chức đứng đầu mạng Internet là IETF để hỗ trợ
truyền thông đa phương tiện hội tụ giữa các tín hiệu thoại, video, audio với dữ
liệu và hội tụ truy nhập giữa mạng 2G, 3G và mạng khơng dây.
• IMS là một kiến trúc mạng nhằm tạo sự thuận tiện cho việc phát triển và phân
phối các dịch vụ đa phương tiện đến người dùng, bất kể là họ đang kết nối
thông qua mạng truy nhập nào.


• Ngồi ra, IMS hồ trợ nhiều loại hình dịch vụ khác nhau, bao gồm các dịch vụ
nhắn tin tức thời (Instant Messaging - IM), hội nghị truyền hình (Video
Conferencing) và Video theo yêu cầu (Video on Demand - VoD). IMS cũng có
khả năng cung cấp các cơ chế xác thực và chuyển đổi giữa các mạng khác
nhau cho khách hàng di động. Do đó, các tổ chức tiêu chuẩn như ITU, ETSI đã
chọn IMS làm nền tảng cho mạng hội tụ.

Hình 2.1: Kiến trúc IMS hỗ trợ sự hội tụ thiết bị truyền thơng
• Một trong những mục đích đầu tiên của IMS là giúp cho việc quản lý mạng trở
nên dễ dàng hơn bằng cách tách biệt chức năng điều khiển và chức năng vận
tải thông tin. Một cách cụ thế, IMS là một mạng phủ (overlay), phân phối dịch
vụ trên nền hạ tầng chuyển mạch gói. IMS cho phép chuyển dần từ mạng
chuyển mạch kênh sang chuyển mạch gói trên nền IP, tạo thuận lợi cho việc
quản lý mạng thông tin di động. Việc kết nổi giữa mạng cố định và di động đã
góp phần vào tiến trình hội tụ mạng viễn thơng trong tương lai. IMS cho phép
người dùng có thế sử dụng một hay nhiều loại thiết bị khác nhau, di chuyến từ
mạng này sang mạng khác mà vẫn có thể dùng cùng một dịch vụ.

• Hiện nay các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông đang chuyển dịch vụ thoại
truyền thống sang VoIP để tối ưu cho giá thành đầu tư và giá thành dịch vụ.
Tuy nhiên nếu chỉ chuyển sang mỗi mạng VoIP thì vẫn khơng đủ đế giải quyết
hết những lo âu về giá thành đầu tư, giá cước thu nhập mà cịn phải tăng nhiêu
chi phí mới. Khi dịch vụ thoại chuyển sang mạng IP, nó sẽ trở thành một phần
của bộ các dịch vụ truyền thông hướng kết nối đa phương tiện thời gian thực
chạy trên mạng IP và cùng chia sẻ mơ hình hoạt động client- server chung như
dịch vụ tin khẩn, cuộc gọi khẩn, hội nghị mạng và các dịch vụ VoIP, 3G,...
Thêm vào đó để VoIP có thể hỗ trợ lớp các dịch vụ mới như dịch vụ đa


Bài tập nhóm : Báo hiệu điều khiển và kết nối

phương tiện, dịch vụ tích hợp thì cần có một nền tảng chuyền tiếp dịch vụ mới.
Nền tảng ở đây được chọn chính là IMS do 3GPP định nghĩa và phát triển.
Giải pháp của họ là kết hợp thoại thế hệ kế tiếp với hệ thống dữ liệu, phần
mềm và các dịch vụ chuyên nghiệp để đáp ứng hoạt động trên cả mạng dây và
mạng không dây.

2.2.Kiến trúc IMS
2.2.1 Mô hình kiến trúc IMS
•
•

Mơ hình kiến trúc của IMS được chia làm 3 phần như sau:
Lớp ứng dụng: Bao gồm các máy chủ ứng dụng AS (Application Server)

• Lớp điều khiển (lớp IMS hay IMS lõi): Bao gồm các phần tử của mạng báo hiệu
như CSCF, HSS, MGCF, ... để hỗ trợ điều khiển phiên chung, điều khiển phương

tiện và chức năng điều khiển truy nhập thông qua các giao thức báo hiệu như SIP,
Diameter, H248, ...

• Lớp truyền tải: Bao gồm các thiết bị phần cứng như thiết bị chuyển mạch, bộ định
tuyến và các thực thể xử lý phương tiện như cổng đa phương tiện hay máy chủ
phương tiện. Lớp này mang chức năng truyền tải dung lượng báo hiệu và các
luồng lưu lượng đa phương tiện

1
2


Bài tập nhóm : Báo hiệu điều khiển và kết
nối
Lớp Ứng
Dụng

BGCF
CSCF

Lớp Điều
Khiển
HSS

MRFd

SEG

MGC

SGW

Các
mạng IP
mở rộng

•

F
PSTN/ cáỉ
mạng CS
mở rộng/

Lớp Truyền

RAN

Lưu lượng báo hiệu
Lưu lượng người dùng

( WLAN, >
ADSL,dáp

1
3


Bài tập nhóm : Báo hiệu điều khiển và kết
nối

P-CSCF

S-CSCF

I-CSCF

>
Là điểm kết nối,
giao tiếp đầu tiên của các
thuê bao trong hệ thống
IMS.
>
Chuyển tiếp các yêu
cầu SIP REGISTER tới ICSCF dựa trên tên miền do
UE cung cấp.
>
Gán một S-CSCF
dựa trên dung lượng nhận
được từ HSS
>
Tạo và gửi thơng tin
tính cước tới nút tính cước
CCF.

>
Là một máy chủ
SIP, hoạt động như một bộ
đăng ký SIP.
>
Trung tâm của mặt

bằng báo hiệu với chức
năng chủ yếu là điều khiển
phiên: xử lý các yêu cầu
SIP, thực hiện yêu cầu
mạng thường trú và tạm trú
thiết lập các kênh mang.
>
Đưa ra quyết định
định tuyến khi nó nhận
được tất cả các phiên giao
dịch từ/tới UE.

>
Là một SIP Proxy
nằm tại biên giới của vùng
quản lý.
>
Liên lạc với HSS để
thu được S-CSCF đang
phục vụ khách hàng.
>
Đăng kí S-CSCF
dựa trên dung lượng nhận
được từ HSS.
>
Tạo và gửi thơng tin
tính cước tới nút tính cước
CCF.

Bảng 2.1 Đặc điểm của mỗi CSCF

Fig 1. A Simpliíìed IMS Architecture

Hình 2.3: CSCF trong IMS
Cơ sở dữ liệu (HSS/HLR).
• HSS là trung tâm lưu trữ thơng tin của người dùng, bao gồm tất cả dữ
liệu liên quan đến việc xử lý các phiên đa phương tiện của người
dùng đó.
• Chức năng HLR được sử dụng để hỗ trợ cho các thực thể miền PS như
SGSN và GGSN. Nó cho phép thuê bao truy nhập tới các dịch vụ miền
PS.

2.2.2.2

1
4


Bài tập nhóm : Báo hiệu điều khiển và kết
nối

• Trong một mạng có thể có nhiều HSS tùy vào số lượng của các thuê bao

nhưng tất cả dữ liệu của một người dùng phải lưu trữ trong một HSS
duy nhất.

Hình 2.4: HSS trong IMS
2.2.2.3

Máy chủ ứng dụng (AS).

• Mặc dù các máy chủ ứng dụng khơng hồn tồn là thực thể ở trong IMS
nhưng ở đây các AS lại mang một phần chức năng của IMS. Cụ thể AS mang
các chức năng chính như sau:

• Khả năng xử lý và tác động đến phiên SIP thu được.
• Khả năng tạo ra các u cầu SIP.
• Khả năng gửi thơng tin thanh tốn tới bộ phận tính cước.

Hình 2.5: AS trong IMS

1
5


Bài tập nhóm : Báo hiệu điều khiển và kết
nối

2.2.2.4
Thực thể chức năng quản lý tài nguyên và phương tiện (MRF).
• Có chức năng cung cấp tài ngun đa phương tiện trong mạng nhà, các luồng
phương tiện hỗn hợp, chuyển mã giữa các bộ codec, thu nhận thông tin thống
kê và phân tích các loại phương tiện.

• MRFP thực hiện tất cả các chức năng liên quan đến phương tiện.
• MRF ln ln nằm ở mạng nhà.
Service
Numbers

Privạtẹ VPN

& IN Solutions

Hình 2.6: MRF trong IMS
2.2.2.5

Thực thể chức năng điều khiển cổng phương tiện (MGCF).

• Là thực thể cho phép giao tiếp giữa IMS và người dùng CS.
• Điều khiển những phần của trạng thái cuộc gọi gắn liền với điều khiển kết nối
cho các kênh phương tiện trong một IMS-MGW.
2.2.2.6 Thực thể chức năng điều khiển cổng (BGCF).
• BGCF chịu trách nhiệm lựa chọn lối thốt đến miền CS, có thể là:

• Lối thốt trong chính mạng cấp phát BGCF: BGCF sẽ lựa chọn một thực thể chức
năng MGCF để xử lý phiên

• Hoặc lối thốt tới mạng khác: BGCF sẽ chuyển tiếp phiên tới BGCF khác trong
mạng được lựa chọn.

1
6


Bài tập nhóm : Báo hiệu điều khiển và kết
nối

Hình 2.7: MGCF và BGCF trong IMS
2.3 Các giao thức trong IMS

Các giao thức được sử dụng trong IMS đa phần là các giao thức mang tính kế

thừa và đơn giản trong việc tích hợp hệ thống.

2.3.1 Các giao thức chính
Giao thức ở trong IMS được chia thành 2 loại chính như sau:
• Giao thức điều khiển phiên: Các giao thức điều khiển phiên này đóng vai trị
then chốt trong bất cứ một cấu trúc mạng truyền thông nào do liên quan trực
tiếp đến hiệu năng hệ thống mạng. Trong IMS, 3GPP lựa chọn SIP để thiết lập
và quản lý các phiên đa phương tiện truyền thơng mạng IP.
• Giao thức nhận thực (Authentication), phân quyền (Authorization) và tính
cước (Accounting) - AAA: IMS sử dụng giao thức Diameter nhưng không
phải giao diện nào thuộc IMS cũng sử dụng chung 1 ứng dụng Diameter. Vậy
nên nếu có 2 ứng dụng Diameter khác nhau dùng để tương tác với SIP trong
quá trình khởi tạo phiên thì tính cước cũng sẽ khác nhau.
2.3.2 Các giao thức hỗ trợ khác
• COPS (Common Open Policy Service, RFC 2748): truyền các chính sách giữa các
điểm quyết định chính sách PDP và các thực hiện chính sách PEP.

• MEGACO/H.248 được sử dụng để điều khiển các node trong mặt bằng phương
tiện.

• RTP (Real-Time Transport Protocol, RFC 3550) và RTCP (RTP Control Protocol,
RFC 3550) được dùng để truyền các phương tiện thời gian thực như hình ảnh và
âm thanh.

1
7


Bài tập nhóm : Báo hiệu điều khiển và kết
nối

CHƯƠNG III: TỔNG QUAN VỀ CS

3.1 Kiến trúc mạng theo hướng CS

• Sự hình thành cấu trúc hội tụ được tiếp cận từ hai góc độ: giữa hạ tầng mạng cố
định và internet; hạ tầng mạng cố định và mạng di động.

• Hội tụ mạng là tiếp cận sử dụng chung hạ tầng truyền thông và hội tụ dịch vụ tại
các lớp cao hơn của hệ thống.

• Đặc trưng cơ bản của mạng hội tụ được phản ánh qua một hình thái mạng mới
với tên gọi là mạng thế hệ kế tiếp NGN (Next Generation Network).

• Hướng tiếp cận máy chủ cuộc gọi CS được hình thành trong quá trình chuyển
đổi các hạ tầng mạng chuyển mạch kênh sang chuyển mạch gói trong mạng
PSTN.
3.2 Mơ hình kiến trúc mạng

Truyền thơng
và nối mạng
thơng tin

Câu trúc

Giao diện
ch- ơng
trình ứng
dụng
Giao diện

ch-ơng
trình cơ
sở

Cung cấp dịch vụ
xử lý và 1-u trữ
thông tin phân tán

Các chức năng ứng dụng

Các chức năng trung gian

-Cung cấp
"^đỊch vụ
truyền thông
chung

Các chức nàng cơ sờ

Các chức
năng
giao tiếp
ng-ời-máy

Các chức
năng
xử lý và
1-u trữ

Chức năng

điều khiển
Chức năng
truyền tài

Chức năng điều khiên
Chức năng truyền tái

Hình 3.1 Mơ hình kiến trúc mạng

3.2.1 Mơ hình NGN của IETF: Tổ chức đặc nhiệm kỹ thuật internet IETF (Internet
Engineering Task Force) quan niệm cấu trúc hạ tầng mạng thông tin tồn cầu cần có
mạng truyền tải sử dụng giao thức IP với bất cứ công nghệ lớp nào.

1
8


Bài tập nhóm : Báo hiệu điều khiển và kết
nối

3.2.2 Mơ hình NGN của 3GPP: Tổ chức dự án thành viên thế hệ thứ 3 3GPP (3rd
Generation Partnership Project) và 3GPP2 tiếp cận NGN bằng giải pháp hội tụ giữa mạng
cố định và mạng di động nhằm hỗ trợ truyền thông đa phương tiện hội tụ giữa thoại,
video, audio với dữ liệu và hội tụ truy nhập giữa 2G, 3G và 4G với mạng khơng dây.
3.2.3 Mơ hình NGN của ETSI: TISPAN tập trung vào phần hội tụ mạng cố định và

Internet và khởi phát một kế hoạch đơn giản để đáp ứng được những yêu cầu cấp thiết
của thị trường.

Các giải pháp kết nối

Các úng dụng
Multimedia Khác
hreamrng
Itrvlcei

Phin t*
Mạng ụốn vátk

IMS

Phan he diíd khl
. Tdi rt^Lỉỵen


í Pháo he mó
phúng
■X, P3TN/1SDN

PSTNI

Mạng Irun ti Hói

Truy "hạp

'P1P-CA,

Hình 3.2

1
9


Bài tập nhóm : Báo hiệu điều khiển và kết
nối

Hình 3.3 các giải pháp kết nối

CHƯƠNG IV: KẾT NỐI LIÊN MẠNG IMS-CS
4.1 KẾT NỐI LIÊN MẠNG IMS-CS:
Trong mạng hiện tại, dịch vụ thoại chuyển mạch kênh truyền thống vẫn tồn tại cùng với
dịch vụ đa phương tiện chuyển mạch gói. Do đó tồn tại một kết nối liên mạng giữa IMS
với CS để cung cấp dịch vụ thoại và phân hệ IMS cung cấp một kiến trúc chuyển mạch
mềm phân tán.

2
0


Bài tập nhóm : Báo hiệu điều khiển và kết
nối

Mk(SlP)

ISUP
M3UA

BGCF
iSUPM

SS7 7

MGCF

S-CSCF
*I

* Mwj_
(Sipị
1/P-CSCF
lSUP/j
SS7 •

Hình 4.1 Kiến trúc kết nối liên mạng IMS-CS.
Mạng CS: Mạng kết nối cho các dịch vụ chuyển mạch kênh.
Mạng PS: Mạng kết nối cho các dịch vụ chuyển mach gói.
• SGW được sử dụng để kết nối các mạng báo hiệu khác nhau. SGW thực hiện
chuyển đổi báo hiệu (cả hai chiều) tại mức truyền tải giữa truyền tải báo hiệu
dựa trên SS7 và dựa trên IP (SCTP/IP, SS7MTP).

• MGCF:
- Hỗ trợ thơng tin giữa các người sử dụng IMS và miền CS. MGCF phải
phiên dịch các bản tin giữa SIP và ISUP để đảm bảo tương tác giữa hai
giao thức này. Tất cả các báo hiệu điều khiển cuộc gọi từ người dùng sử
dụng CS đều được đưa đến MGCF để chuyển đổi ISUP (hay BICC) vào
các giao thức SIP, sau đó chuyển phiên đến IMS. Tương tự tất cả các báo
hiệu phiên khởi nguồn từ IMS đến các người sử dụng CS được gửi đến
MGCF.
-

Chức năng điều khiển cổng phương tiện MGCF và cổng phương tiện IM
(IM MGW) chịu trách nhiệm cho báo hiệu và chuyển đổi các phương tiện
giữa miền mạng PS và các mạng chuyển mạch kênh.
- MGCF giao tiếp với S-CSCF (hoặc BGCF) qua giao thức SIP.
• Báo hiệu cuộc gọi (SS7/ISUP) được chuyển từ cổng báo hiệu của mạng CS đến
MGCF qua giao thức SIGTRAN.

2
1


Bài tập nhóm : Báo hiệu điều khiển và kết
nối

• BGCF quyết định nơi kết nối liên mạng khi một phiên được khởi tạo từ một người
dùng IMS. Nếu kết nối liên mạng xuất hiện trong cùng mạng, BGCF sẽ lựa chọn
một MGCF, trong trường hợp ngược lại, nó liên lạc với một BGCF thuộc mạng
của nhà khai thác khác.
4.2 Thiết lập cuộc gọi giữa người dùng IMS gọi người dùng CS

Hình 4.2 Bản tin thiết lập cuộc gọi giữa người dùng IMS gọi người dùng CS.

1. IMS gửi bản tin yêu cầu thiết lập cuộc gọi SIP invite đến S-CSCF với 1 yêu cầu
URL của định dang TEL-URL.
2. S-CSCF giao tiếp với ENUM để chuyển định dạng TEL-URL thành SIP-URL(vì
định tuyến IMS khơng cho phép định tuyến TEL-URL).

2
2

Bài tập nhóm : Báo hiệu điều khiển và kết nối

(Nếu TEL-URI không được lưu trữ trong server ENUM (biểu thị người bị gọi
không phải là một người dùng IMS).

3. S-CSCF chuyển bản tin INVITE tới BGCF
(BGCF được chọn có hai tùy chọn: hoặc chọn điểm đột phá trong cùng một mạng
hoặc chọn một mạng khác để đột phá vào mạng CS).
(BGCF lựa chọn một MGCF và chuyển bản tin INVITE qua giao diện Mj).
4. MGCF gửi bản tin 100: trying ( đang cố gắng kết nối) về MGCF, MGCF chuyển
tiếp về S-CSCF, S-CSCF chuyển tiếp về IMS.
5. MGCF phụ thuộc vào IM-MGW để phân chia tài nguyên cho người dùng IMS.
6. MGCF gửi bản tin IAM ( bản tin địa chỉ khởi tạo) của phần người dùng ISDN
tương ứng tới SGW (sử dụng M3UA để truyền tải).
7. SGW gửi bản tin IAM tới mạng SS7 sử dụng MTP3 để truyền tải.
8. MGCF gửi bản tin 138: progress( phát triển phiên) xác nhận rung chuông đến
BGCF, BGCF chuyển tiếp đến S-CSCF, S-CSCF chuyển tiếp đến ISM.
9. IMS gửi bản tin SIP: PRACK để xác nhận đáp ứng đến S-CSCF, S-CSCF chuyển
tiếp đến BGCF, BGCF chuyển tiếp đến MGCF.
10.MGCF gửi bản tin SIP: 200 OK(xác nhận thành công) về BGCF, BGFC chuyển
tiếp về S-CSCF, S-CSCF chuyển tiếp về IMS.
11.Sau khi bản tin IAM được phát ra tới mạng SS7, bản tin ACM(địa chỉ hoàn
thành) được trả về SGW .
12. MGCF gửi bản tin ACM đến SGW.
13.MGCF gửi bản tin SIP: 180 ringing( báo có chng) về BGCF, BGCF chuyển
tiếp về S-CSCF, S-CSCF chuyển tiếp về IMS.
14.Sau khi nhận được bản tin SIP: 180 ringing, ICM gửi bản tin SIP: PRACK để xác
nhận đáp ứng đến S-CSCF, S-CSCF chuyển tiếp đến BGCF, BGCF chuyển tiếp
đến MGCF.

15.MGCF xác nhận thành công bằng cách gửi bản tin SIP: 200 OK về BGCF, BGCF
chuyển tiếp về S-CSCF, S-CSCF chuyển tiếp về IMS.
16.Cùng với 11, sau khi bản tin IAM được phát ra tới mạng SS7 , bản tin ANM( trả
lời) được trả về SGW.

2
3


Bài tập nhóm : Báo hiệu điều khiển và kết
nối

2
4


Bài tập nhóm : Báo hiệu điều khiển và kết
nối

nối gói. IMS cho phép chuyển dần từ mạng chuyển nối mạch sang chuyển nối
gói trên
nền IP, tạo thuận lợi cho việc quản lý mạng thông tin di động. Việc kết nối
giữa mạng cố
định và di động đã góp phần vào tiến trình hội tụ mạng viễn thơng trong
tương lai. IMS
cho phép người dùng có thể sử dụng một hay nhiều loại thiết bị khác nhau, di
chuyển từ
mạng này sang mạng khác mà vẫn có thể dùng cùng một dịch vụ.

Kiến trúc IMS cung cấp nhiều giá trị gia tăng cho nhà cung cấp mạng, người phát triển

ứng dụng, người cung cấp dịch vụ cũng như người sử dụng các thiết bị đầu cuối. Kiến
trúc IMS giúp các dịch vụ mới được triển khai một cách nhanh chóng với chi phí thấp.
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. Khách hàng sẽ chỉ nhận một bảng tính
cước phí duy nhất từ một nhà cung cấp mạng thường trú. IMS hứa hẹn mang đến nhiều
dịch vụ đa phương tiên, giàu bản sắc theo yêu cầu và sở thích của từng khách hàng, do đó
tăng sự trải nghiệm của khách hàng (customer experience).
Với IMS, nhà cung cấp mạng sẽ không chỉ làm công tác vận tải thông tin một cách đơn
thuần mà trở thành tâm điểm trong việc phấn phối dung lượng thông tin trong mạng,
đóng vai trị quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng dịch vụ cũng như kịp thời thay đổi
để đáp ứng các tình huống khác nhau của khách hàng.
Tóm lại, IMS tạo thuận lợi cho các nhà cung cấp dịch vụ trong việc xây dựng và triển
khai các ứng dụng mới, giúp nhà cung cấp mạng giảm chi phí triển khai, vận hành và
quản lý, đồng thời tăng lợi nhuận nhờ các dịch vụ mới. Và cuối cùng IMS mang lại
những dịch vụ mới hướng đến sự tiện nghi cho khách hàng.
5.2 - Điểm yếu của kết nối liên mạng IMS-CS
IMS đang thiếu một mơ hình kinh doanh có sức thuyết phục để các nhà cung cấp mạng
chấp nhận triển khai IMS. Điểm nối bật của IMS là hướng đến một mơ hình mạng hội tụ.
Tuy nhiên, điều này không dễ dàng thuyết phục một nhà cung cấp mạng triển khai IMS.
Với IMS, khách hàng đăng ký với một nhà cung cấp mạng (network operator) có thể
dùng dịch vụ của nhiều nhà cung cấp dịch vụ (service providers) khác nhau. Do vậy, IMS
sẽ dẫn đến sự cạnh tranh giữa nhà cung cấp mạng và những nhà cung cấp dịch vụ nội
dung của thế giới Internet (Microsoft, Google...). Thay vì tăng thêm lợi nhuận nhờ các
dịch vụ giá trị gia tăng, nhà cung cấp mạng có thể sẽ phải chịu thất bại trong việc cạnh
tranh với các nhà cung cấp dịch vụ. Do vậy, nhiều nhà cung cấp mạng đang còn rất dè

2
5