TIỂU LUẬN bộ môn báo HIỆU và điều KHIỂN kết nối đề tài ỨNG DỤNG của SIP TRONG IMS

s
s
s
s
s
s
s
s
s
s
s
s
s
s
s
s
s
s
s
s
s
s
s
s
s
s
s
s
s
s
s

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN :

NGUYỄN THANH TRÀ

NHĨM TIỂU LUẬN

:

17

NHĨM MƠN HỌC

:

03

SINH VIÊN THỰC HIỆN

:

.■%%'\.N'\.NS.NS.NS.NS.N*»NS.N'S.N'S.N*>.N*>.N*>.N'S.N'S.A.%%'\.A.%%'\.A.%%*
Mã sv

ĐẶNG VIỆT DŨNG

B18DCVT058

HỌC VIỆN
CÔNGMINH

NGHỆ
VIỄN THÔNG
NGUYỄN
TÚ BƯU CHÍNH
B18DCVT370
NGUYỄN VĂN TRƯỞNG
B18DCVT434
KHOA
VIỄN
THƠNG
1
ĐẶNG PHƯƠNG NAM
B18DCVT298

BÀI TIỂU LUẬN

BỘ MƠN: BÁO HIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN KẾT NỐI
ĐỀ TÀI : ỨNG DỤNG CỦA SIP TRONG IMS

%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%

%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%
%

%
%
%
%
%
%
%



Bài tiểu luận: Báo hiệu và điều khiển kết nối - nhóm 17

MỤC LỤC

3


Bài tiểu luận: Báo hiệu và điều khiển kết nối - nhóm 17

Danh Mục Hình Vẽ

4


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 thơng 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 phần chính thức của cấu trúc IMS. Đặc điểm của SIP
đơn
giản, mở, dễ dàng triển khai và tương thích với các giao thức IP đã có.
Dưới đây là bài tiểu luận của nhóm 17 chúng em về đề tài này, kính mời cơ và các bạn
cùng tìm hiểu. Xin cảm ơn...!


Chương 1: Tổng quan về giao thức SIP
1. Giới thiệu về SIP
1.1.
Định nghĩa:
Giao thức khởi tạo phiên SIP (Session Initiation Protocol) là giao thức báo hiệu lớp ứng
dụng mô tả việc khởi tạo, thay đổi và giải phóng các phiên kết nối tương tác đa phương

tiện
giữa những người sử dụng”.
Giao thức khởi tạo phiên (Session Initiation Protocol) là một giao thức báo hiệu được sử
dụng để thiết lập các phiên trong mạng IP, một phiên có thể đơn giản là một cuộc gọi điện
thoại 2 chiều, một thông báo danh sách các tin nhắn hoặc một hội nghị sử dụng truyền
thông
đa chiều
Ý tưởng ảnh đằng sau SIP là cung cấp phương tiện đơn giản, nhẹ nhàng cho việc tạo và
kết thúc các kết nối truyền thông tương tác theo thời gian thực trên mạng IP, chủ yếu cho
thoại và cho cả hội đàm qua video, chat, trò chơi và thậm chí cả chia sẻ ứng dụng
SIP là một giao thức thuộc lớp ứng dụng trong mơ hình TCP/IP

Hình 1.1: Mơ hình giao thức SIP
1.2.

Các chức năng của SIP
• Thứ nhất, nó kích thích sự phát triển của các mơ hình ứng dụng và dịch vụ dựa
trên Web. Đây là một điều kiện thuân lợi đối với các nhà cung cấp dịch vụ do
được sử dụng nguồn tài nguyên dồi dào các cơng cụ có sẵn và cũng thuận lợi đối
với người dung vì họ đã quen thuộc với cách sử dụng Web.


• Thứ hai là khả năng mở rộng, lí do và SIP là giao thức có tính phân bố cao, và là giao

•

thức báo hiệu đồng cấp, khác với các giao thức báo hiệu truyền thống khác, đặc biệt
là báo hiệu số 7(SS7) có tính xử lý tập trung cao, trong đó nó hoạt động của nó tập
trung tại một số điểm báo hiệu có cấu trúc mạng báo hiệu phức tạp; các phần tử
SIP phân tán đến tận biên của mạng và được nhúng tới các điểm đầu cuối.

Thứ ba là khả năng phổ cập của SIP. Được phát triển bởi IETF, SIP kế thừa các đặc
điểm của 2 giao thức HTTP ( sử dụng cho web) và SMTP ( sử dụng cho e-mail).
Dựa vào các nguyên tắc có được từ môi trường IP, SIP được thiết kế là giao thức
độc lập ứng dụng, có tính mềm dẻo và có khả năng áp dụng cho nhiều mơi trường khác
nhau và cung cấp các dịch vụ đa dạng.
1.3.

Các chức năng điều khiển của giao thức khởi tạo phiên SIP
SIP hỗ trợ 5 chức năng điều khiển phiên sau:

• Định vị người dùng (User location): xác định hệ thống đầu cuối được sử dụng trong
•
•
•
•

•
•

•
•

•

truyền thơng.
Các khả năng người dùng (User capabilities): xác định phương tiện và các thông số
phương tiện được sử dụng
Tính khả dụng người dùng (User Availability): xác định sự sẵn sàng của bên được
gọi để tiến hành truyền thông
Thiết lập cuộc gọi (Call setup): thiết lập các thơng số của cuộc gọi tại cả hai phía bị

gọi và chủ gọi
Xử lý cuộc gọi (Call handling): bao gồm truyền tải và kết thúc cuộc gọi
1.4.
Một số khái niệm trong SIP
Cuộc gọi (Call): Một cuộc gọi bao gồm tất cả các thành viên được mời bởi một tài
nguyên chung.
Client: là một chương trình ứng dụng gửi đi các yêu cầu SIP ( request). Client có thể
ảnh hưởng trực tiếp hoặc không đến người sử dụng. Client chứa trong các Proxy và
UA( user agent)
Server: là một chương trình ứng dụng có nhiệm vụ nhận các yêu cầu hợp lệ từ các
dịch vụ và gửi trả lại đáp ứng. Server có thể là Proxy, Redirect, UAS.
Đáp ứng kết thúc (Final Respond) : là đáp ứng kết thúc một phiên giao dịch SIP. Các
bản tin đáp ứng : 1xx là các bản tin chung, 2xx là bản tin đã nhận thành công, 3xx
chuyển địa chỉ, 4xx yêu cầu không được đáp ứng hoặc bản tin đó chứa cú pháp bị
lỗi, 5xx là sự cố của server, 6xx là sự cố toàn mạng.
Lời mời (INVITATION): là yêu cầu được gửi từ User hoặc Server đề nghị tham gia
vào một phiên hội thoại . Một lời mời đầy đủ bao gồm một yêu cầu INVITE ngay


•
•
•
•
•
•

•
•
•
•

sau yêu cầu ACK (acknowledge)
ACK: bản in này khẳng định client đã nhận được bản tin trả lời bản tin INVITE
BYE: Bắt đầu và kết thúc một cuộc gọi
CANCEL: hủy yêu cầu đang nằm trong hàng đợi.
REGISTER: đầu cuối SIP sử dụng bản tin này để đăng ký với REGISTRAR
SERVER
OPTIONS: sử dụng để xác định năng lực của server
Phiên (Session): theo đặc tả SDP ( giao thức mô tả phiên) thì một phiên đa truyền
thơng là tập hợp các người gửi và nhận cùng với dòng dữ liệu từ nơi gửi đến nơi
nhận.
Bản tin: dữ liệu gửi giữa các phần tử SIP, nó như một phần của giao thức. Có 2 loại
bản tin là bản tin yêu cầu (Request) và đáp ứng (Response)
Yêu cầu (Request): là một bản tin được gửi từ client đến server và yêu cầu hoạt
động.
Đáp ứng (Response): là bản tin được gửi từ server đến client chỉ ra trạng thái của yêu
cầu gửi từ client đến server.
Proxy, Proxy server: hoạt động như một phần tử trung gian, đóng vai trị như
Server,Client.

2. Các thành phần của SIP
Các thành phần chính của một hệ thống SIP bao gồm các thành phần sau: Đầu cuối SIP
(UAC/UAS); Proxy server; Location server; Redirect server; Registrar server.


2.1.
User Agent: là thiết bị đầu cuối trong mạng SIP, nó có thể là một máy điện thoại SIP
hay một máy tính chạy phần mềm đầu cuối SIP. UA có thể khởi tạo, thay đổi hay
giải phóng cuộc gọi. Trong đó phân biệt hai loại UA: UAC (User Agent Client) và
UAS (User Agent Server). UAC là một thực thể thực hiện việc khởi tạo một cuộc gọi

còn UAS là một thực thể thực hiện việc nhận cuộc gọi. Nhưng cả UAC và UAS đều
có thể giải phóng cuộc gọi
2.2.
Proxy Server :máy chủ ủy quyền (Proxy Server): hoạt động như một phần tử trung
gian,cũng như một client và server nhằm mục đích tạo ra các yêu cầu thay mặt cho
các client khác.
2.3.
Location Server: là phần mềm định vị thuê bao, cung cấp thơng tin về những vị trí
có thể của phía bị gọi cho các phần mềm Proxy Server và Redirect Server
2.4.
Redirect Server: là phần mềm nhận yêu cầu SIP và chuyển đổi địa chỉ SIP sang một
địa chỉ khác và gửi lại đầu cuối
2.5.
Register Server: là phần mềm nhận các yêu cầu đăng kí, trong nhiều trường hợp
máy chủ đảm nhiệm luôn chức năng an ninh như xác nhận người dung
3. Địa chỉ SIP
Địa chỉ SIP thường là URI với giản đồ SIP, hoặc là SIPs được sử dụng trong 1 số
trường header như To, From, Contact để chỉ ra đích.. SIP URI chứa bản đồ SIP với dấu ‘:’
sau đó sẽ là địa chỉ có dạng name@domain hoặc địa chỉ IPv4, tiếp theo là dấu ‘:’sau đó là
post number, và sau là ‘;’, các thông số của URI được phân cách bởi dấu ‘;’
Ví dụ: sip:: 5060; transport=udp; method=INVITE;
ttl=1 ;maddr=240.101.102.103.
Số cổng 5060 dành cho SIP, với SIP URI nếu như khơng có cổng, thì nó giả định là 5060,
SIPs URI cổng được giả định là 5061

• Thơng số truyền tải “transport” là UDP được sử dụng, các thông số transport khác có
•

•
•

thể là TCP,TLS
Thơng số Method được sử dụng để chỉ ra các phương thức được sử dụng. Giá trị mặc
định là INVITE. Thơng số này khơng có trong các trường header và from, nhưng có
thể sử dụng trong header contact để đăng ký.
Thông số ttl(time to live) chỉ được sử dụng nếu như thống số maddr chứa địa chỉ
multicast và thông số truyền tải chứa UDP. Giá trị mặc định là 1.
Thông số maddr chứa các địa chỉ multicast khi mà các yêu cầu có thể chuyển
hướng.

4. Bản tin SIP


SIP Là giao thức TEXT sử dụng bộ ký tự UTF-8. Có thể chia ra làm hai loại chính:
u cầu và đáp ứng. Bản tin yêu cầu có 6 loại, được khai báo trong trường thông số chỉ thị
(Method). Bản tin đáp ứng được phân theo lớp, nó có thơng số mã trạng thái (Status Code)
và ta có thể xem các loại bản tin.
4.1.

Cấu trúc bản tin SIP
Bản tin SIP có ba phần: startline, header và body

Hình 1.3: Cấu trúc bản tin của SIP
Startline: mỗi bản tin SIP được bắt đầu với một Start Line, Start Line vận chuyển loại
bản tin (phương thức trong các Request, và mã đáp ứng trong các bản tin đáp ứng) và
phiên
bản của giao thức. Start line có thể là Request-Line (trong các yêu cầu) hoặc là Status-Line
(trong các đáp ứng)
Header: các trường Hearder của SIP được sử dụng để vận chuyển các thuộc tính của
bản

tin và để thay đổi ý nghĩa của bản tin. Chúng tương tự như các trường tiêu để của bản tin
HTTP theo cả cú pháp và ngữ nghĩa. Tiêu đề bản tin bao gồm bốn loại: tiêu đề chung, tiêu
đề yêu cầu, tiêu đề đáp ứng và tiêu để thực thể
Body:thân bản tin được sử dụng để mô tả phiên được khởi tạo (ví dụ: trong một phiên
multimedia phần này sẽ mang loại mã hóa audio và video, tốc độ lấy mẫu ...), hoặc nó có
thể được sử dụng để mang dữ liệu dưới dạng text hoặc nhị phân (không được dịch) mà liên
quan đến phiên đó. Phần thân bản tin có thể xuất hiện trong cả bản tin yêu cầu và đáp ứng.
Các loại Body bao gồm: giao thức mô tả phiên SDP, mở rộng thư điện tử internet đa mục


đích MIME (Multipurpose Internet Mail Extentions) và các phần định nghĩa trong IETF


4.2.

Các bản tin yêu cầu

Các bản tin SIP được phân biệt với nhau dựa vào dòng tiêu đề ( Start Line ) trong đó
các bản tin u cầu có dịng khởi đầu là một dòng yêu cầu. Dòng này chứa tên phương
thức
(Method), Resquest-URI,và phiên bản giao thức. Các thành phần được ngăn cách bằng
một
ký tự trống (space)
Bản tin

Ý nghĩa

INVITE

Khởi tạo một phiên ( bắt đầu thiết lập cuộc gọi bằng

cách gửi bản tin mời đầu cuối khác tham gia)

ACK

Bản tin này khẳng định máy chạm đã nhận được bản
tin trả lời bản tin INVITE

BY
CANCEL

Yêu cầu kết thúc phiên
Hủy yêu cầu đang nằm trong hàng đợi

REGISTER

Đầu cuối SIP sử dụng bản tin này để đăng ký với
máy chủ đăng ký

OPTIONS

Sử dụng để xác định năng lực của máy chủ

INFO

Sử dụng để tải các thông tin như âm báo DTMF

4.3.

Nhãn tag
Nhãn tag là số ngẫu nhiên nhỏ hơn 2 A32, nó được thêm vào trong header To và From để

xác định tính duy nhất của đoạn thoại. Header To trong INVITE ban đầu không chứa
tag.Theo RFC 3261, người gọi đưa ra nhận xét trong Header From (cịn theo RFC 2543 thì
một UA thơng thường thì khơng hoạt động như vậy,nó là phần tùy chọn). Việc gửi và nhận
một đáp ứng chứa tag trong header From được tạo ngay cho đoạn tại sau. Một nhãn tag
không bao giờ được sao chép thông qua cuộc gọi. Bất kỳ đáp ứng nào khởi tạo bởi proxy
sẽ
được proxy thêm vào một nhãn tag. Bản tin ACK khởi tạo bởi hoặc là UA hoặc là proxy sẽ
luôn luôn sao chép nhãn tác của header From của đáp ứng vào trong yêu cầu ACK
Nếu UAC nhận đáp ứng chứa những nhãn tác khác, điều đó có nghĩa là đáp ứng từ UAS
khác, và do đó yêu cầu INVITE đã bị rẽ nhánh điều này phụ thuộc UAC xử lý trường hợp


này như thế nào. Ví dụ UAC có thể thiết lập các phiên riêng với mỗi đáp ứng UAS. Đoạn
thoại này chứa header From,Call-ID,và CSeq giống nhau nhưng nhãn tác trong header To
sẽ khác nhau. Chú ý nhãn tác là một phần của header và nó ln được đặt ngồi dấu “<>”


4.4.

Bản tin đáp ứng

Các bản tin đáp ứng được phân biệt với bản tin yêu cầu bằng một dòng trạng thái
(Status line) được đặt ở đầu u dòng khởi đầu của bản tin ( bản tin yêu cầu là dòng yêu
cầu).
Dòng trạng thái của bản tin đáp ứng bao gồm tên phiên bản giao thức SIP ( SIP-Version),
mã dòng trạng thái cái (Status - Code) và cụm văn bản giải thích ý nghĩa (Status-Code).
Mỗi
phần của bản tin cũng được tách biệt với nhau bằng một ký tự trống SP. Ở cuối dòng, ký tự
xuống dòng CRLF được sử dụng để tách biệt nó với dịng tiếp theo trong bản tin.
Khn dạng bản tin như sau:

Bản tin đáp ứng=dòng trạng thái*header bản tin CRLF[thân bản tin]
Mã trạng thái là một mã kết quả,là một số nguyên gồm 3 chữ số chỉ thị kết quả của
việc cố gắng hiểu và đáp ứng yêu cầu. Chữ số đầu tiên dùng để phân loại đáp ứng, hai chữ
số sau khơng có vai trị phân loại. Bản SIP/2.0 Phân loại 6 lớp đáp ứng như sau:

Bản tin

Ý nghĩa

1xx: Information

Các bản tin chung

2xx: Success

Thành công

3xx: Redirect

Chuyển địa chỉ

4xx: Client-error

Yêu cầu không được đáp ứng

5xx: Server-error

Sự cố của máy chủ

6xx: Globa-failure

Sự cố toàn mạng


CHƯƠNG 2: Ứng dụng của SIP trong IMS
1. Tổng quan về IMS
1.1.
Định nghĩa
IMS ( IP Multimedia Subsystem): 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 thơng 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 không 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.
IMS hỗ trợ nhiều phương thức truy nhập như GSM, UMTS, CDMA2000, truy
nhập hữu tuyến băng rộng như cáp xDSL, cáp quang, cáp truyền hình, cũng như truy nhập
vô tuyến băng rộng WLAN, WiMAX.
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 thông

1.2.

Kiến trúc IMS

Với việc nghiên cứu và phát triển IMS, các yêu cầu cơ bản về cấu trúc của một hệ
thống
IMS đã được đặt ra gồm:

•
•
•
•
•
•
•
•
•

Hỗ trợ các phiên truyền thông đa phương tiện
Kết nối IP cho các thiết bị di động trên cả vùng mạng nhà và mạng khách
Đảm bảo chất lượng thông tin cho các phiên đa phương
tiện
Hỗ trợ các chính sách sử dụng đúng tài nguyên yêu cầu
Đảm bảo an tồn thơng tin trong các mơi trường kết nối
Hỗ trợ chính sách tính cước
Thực hiện chuyển vùng linh hoạt, phối hợp kết nối với các mạng khác
Ứng dụng cơ chế điều khiển dịch vụ linh hoạt
Phân lớp cấu trúc và đa dạng hình thức truy nhập
Kiến trúc IMS được phân thành 3 lớp chức năng:

• Lớp dịch vụ, ứng dụng (Application plane)
• Lớp điều khiển (Control plane) hay là lớp IMS, IMS lõi
• Lớp truyền tải và người dùng (Transport & User plane)

Hình 2.2: Kiến trúc phân lớp trong IMS


Hình 2.3: Kiến trúc IMS theo 3GPP
Lớp dịch vụ: bao gồm các máy chủ ứng dụng AS (Application Server) và các máy chủ
thuê bao thường chú HSS (Home Subscriber Server)
Lớp điều khiển: bao gồm nhiều hệ thống con trong đó có hệ thống IMS lõi
Lớp truyền tải: bao gồm thiết bị người dùng UE (User Equipment), các mạng truy
nhập
kết nối vào mạng lõi IP
1.3

Lớp dịch vụ
Máy chủ ứng ụng ( Application Serve - AS)

AS là một thành phần SIP, thực hiện chức năng tiếp nhận và xử lý dịch vụ. Tùy thuộc
vào dịch vụ thực tế mà AS hoạt động trong chế độ SIP Proxy, SIP UA hay SIP B2BUA.
Các AS kết nối với S-CFCS thông qua giao tiếp SIP. Có 3 loại AS: SIP AS, OSA-SCS,
IM-SSF. Các máy chủ OSA-SCS, IM-SSF đóng vai trị làm cầu nối đế IMS giao tiếp với
OSA và gsmSCF.
Ngồi ra các máy chủ có thể được kết nối tới HSS đề tải về hoặc gửi lên các thông tin
dữ
liệu của khách hàng. SIP AS, OSA-SCS giao tiếp với HSS thông qua giao thức Diameter
trong khi đó IM-SSF sử dụng giao tiếp MAP (Mobile Application Part).
AS có thể đặt ở mạng nhà hoặc ở mạng ngoài mà nhà điều hành mạng nhà xác nhận
sự đồng ý dịch vụ. Nếu AS đặt ở ngoài mạng nhà, nó khơng tương tác với HSS. Các AS

được mô tả như sau:


Hình 2.4: Các máy chủ ứng dụng IMS
SIP AS: Đây là AS thụ động thực hiện chức năng tiếp nhận và xử lý các dịch vụ đa
phương tiện IP dựa trên nền SIP. Máy chủ tiềm trữ phục vụ OSA (OSA-SCS = Open
Service Access - Service Capability Server): AS này cung cấp một giao tiếp đến máy chủ
ứng dụng truy nhập dịch vụ mở (OSA), thừa hưởng tất cả các tính năng của OAS đặc biệt
là khả năng truy nhập bảo mật từ các mạng bên ngoài. OSA-SCS giao tiếp với máy chủ
ứng
dụng OSA thơng qua giao diện lập trình ứng dụng API (Application Programming
Interface).
Chức năng chuyển mch đa dịch vụ IP: IM-SSF (IP Multimedia Service Switching
Function): Đây là máy chủ ứng dụng đặc biệt cho phép IMS tái sử dụng lại dịch vụ logic
cao cấp của những ứng dụng theo yêu cầu khách hàng mạng di động (CAMEL Customized Applications for Mobile network Enhanced Logic) mà đã được phát triển
trong
hệ thống GSM. IM-SSF cho phép chức năng điều khiển dịch vụ GSM (GMSSCF - GSM
Service Control Function) thực hiện điều khiển các phiên IMS. IMSSF giao tiếp với
GMSCSF thông qua giao tiếp CAP (CAMEL Application Part)
Máy chủ quản lý cơ sở dữ liệu HSS (Home Subscriber Server) và SLF (Subscriber
Location Function)


Máy chủ quản lý thuê bao thường trú HSS (Home Subscriber Server) là trung tâm lưu
trừ cho thông tin người dùng, nó được phát triển từ HLR (Home Location Register)trong
hệ thống GSM. HSS là một cư sớ dữ liệu lưu trữ thông tin của tất các các thuê bao
khách hàng. Dữ liệu này bao gồm thơng tin vị trí, thơng tin bảo mật (bao gồm cả thông
tin nhận thực và cho phép), thông tin hồ sơ thuê bao (bao gồm các dịch vụ mà người dùng

đã đăng ký) và S-CSCF được phân bổ cho thuê bao.
1.4 Lớp lõi IMS
Chức năng của lõi IMS là quản lý việc tạo lập phiên bản liên lạc và dịch vụ đa phương
tiện. Các chức năng của nó bảo gồm:
1.4.1.

Chức năng điều khiển phiên gọi (CSCF)
CSCF (Call Session Control Function) - Chức năng này là đặc biệt cần thiết cho IMS,
làm nhiệm vụ xử lý các bản tin báo hiệu SIP trong hệ thống IMS. CSCF có nhiệm vụ thiết
lập, theo dõi, hồ trợ và giải phóng các phiên đa phương tiện cũng như quản lý những tương
tác dịch vụ của người dùng. Tùy thuộc vào chức năng mà nhà khai thác cung cấp CSCF
có 3 loại:

• CSCF ủy quyền - P-CSCF (Proxy-CSCF)
• CSCF tham vẫn - I-CSCF (Interrogating-CSCF)
• CSCF phục vụ - S-CSCF (Serving-CSCF)

UE: User Agent
P-CSCP:
Proxy
Call
Session
Control
Punctỉon
l-CSCF: Interrogatỉng Call Session Control Function
S-CSCF:
Serving
Call
Session
Control

Punction
HSS: Home Subscriber Server
BGCF: Breakout Gateway Control Function
MGCF:
Media
Gateway
Control
Punction
IMS-MGVV: IMS-Mediá Gatevvay

Hình 2.5. Kiến trúc CSCF


a) P-CSCF (Proxy - CSCF)


Proxy-CSCF (P-CSCF) là một proxy SIP. Sở dĩ gọi là proxy vì nó có thể nhận các
u cầu dịch vụ, xử lý nội bộ hoặc chuyền tiếp yêu cầu đến các bộ phận khác trong hệ
thống
IMS. P-CSCF là điểm kết nối đầu tiên (chức năng báo hiệu) giữa các đầu cuối IMS và
mạng
IMS - là điếm kết nổi đầu tiên giữa hạ tầng IMS và người dùng IMS/SIP.
Theo quan điếm từ SIP thì P-CSCF đóng vai trị là một máy chủ outbound/inbound
SIP
Proxy, điều này có nghĩa rằng tất cả các yêu cầu khởi tạo phiên được xuất phát hoặc gửi
đến
một đầu cuối IMS đều phải chuyển giao qua P-CSCF sau đó nó thực hiện chuyển tiếp các
bản tin SIP yêu cầu và đáp úng tới hướng tương ứng.
Để kết nối với hệ thống IMS, người dùng trước tiên phải đăng ký với P-CSCF trong
mạng mà nó đang kết nối. Một P-CSCF được chỉ định cho một đầu cuối IMS trong suốt

q
trình đăng ký và khơng thay đổi trong khoảng thời gian này.
Chức năng của P-CSCF bao gồm:
*

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 thơng điệp nào.

*

P-CSCF có nhiệm vụ đảm bảo chuyển tiếp 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, điều này ngăn
chặn quá trình khởi tạo các bản tin không đúng theo khuôn dạng của SĨP từ các đầu cuối
IMS.

*

P-CSCF xác thực người dùng và thiết lập kết nối bảo mật IPSec với thiết bị IMS của
người dùng. Nó cịn có vai trị ngăn cản các tấn công như spoofing, replay để đảm bảo sự
bảo mật và an toàn cho người dùng.

*

P-CSCF cũng bao gồm các chức năng nén và giải nén các bản tin SIP. Cơ chế này
giúp giảm được thời gian trễ khi truyền lan các bản tin SIP trong mạng, 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 q trình tính cước dịch vụ.

*

P-CSCF có thể được đặt trong mạng chủ hoặc mạng khách, đối với mạng di động
dựa trên nền GPRS, P-CSCF ln được đặt cùng vị trí với nút hỗ trợ cổng vào ra GPRS


(GGSN - Gateway GPRS Support Node).
b) I-CSCF (Interrogating - CSCF)


CSCF truy vấn là một SIP Proxy nằm tại biên của vùng quản lý. Trong hệ thống mạng
của một nhà cung cấp dịch vụ, I-CSCF là điểm liên lạc cho tất cả các kết nổi hướng đến
một
UE nằm trong mạng đó. Địa chỉ IP của I- CSCF được chứa trong máy chủ DNS của hệ
thống. 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.

*

I-CSCF cịn mã hố các phần của các thông điệp SIP mà chứa các thông tin nhạy
cảm về vùng như: số lượng server trong vùng, tên DNS hay dung lượng của chúng. Chức
năng này còn được gọi là THIG (Topology Hiding Inter-network Gateway) , nó thường
không được triển khai bởi hầu hết các mạng.

*

I-CSCF thường đặt trong mạng chủ.Trong một vài trường hợp đặc biệt (I- CSCF có
tính năng THIG) nó có thể được đặt ở một mạng khách.
Số lượng I-CSCF trong một mạng tùy thuộc vào quy mơ và độ dư của mạng đó.\

c) S-CSCF (Serving - CSCF)
CSCF phục vụ là một nút trung tâm của hệ thống báo tín hiệu IMS. 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 trị như một máy chủ Registar trong
hệ thống SIP, có nghĩa là S-CSCF duy trì một liên kết giữa vị trí người dùng (như địa chỉ
IP mà người dùng login vào hệ thống) và bản ghi địa chỉ SIP của người dùng.

*

S-CSCF tham gia tất cả các quá trình báo hiệu từ hệ thống IMS tới người dùng.

*

S-CSCF có thể kiếm tra bất kỳ thơng 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 trị định tuyến dịch vụ thơng qua việc sử dụng giải pháp DNS/ENUM (Electronic
Numbering).