Luận văn thạc sĩ VNU UET nghiên cứu cấu trúc IMS trong mạng thông tin di động

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ
-----O0O-----

LÊ NAM THẮNG

NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC IMS
TRONG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hà nội, tháng 12 - 2009

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Trang-1-

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn này là kết quả do bản thân tự sưu tầm, nghiên cứu từ các tài
liệu có được và tài liệu trên mạng Internet, dưới sự hướng dẫn của thày giáo PGS-TS
Nguyễn Viết Kính. Nếu có gì sai sót, tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm.
Hà Nội, tháng 12 năm 2009
Người viết cam đoan

LÊ NAM THẮNG

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Trang-2-

LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, tơi muốn nói lời cảm ơn sâu sắc đến PGS-TS Nguyễn Viết Kính - người
thầy đã tận tình hướng dẫn, gợi mở cho tơi hướng kiến thức để hoàn thành luận
văn thạc sĩ này. Cảm ơn những lời nhận xét quý giá và những tình cảm ấm áp mà
thầy đã dành cho tôi.
Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo , Lãnh dạo và chun viên
Khoa Điện tử viễn thơng, Phịng Sau Đại học - Trường Đại học Công nghệ - Đại
học Quốc gia Hà Nội đã giúp đỡ tôi trong q trình học tập và thực hiện luận văn.
Tơi cũng xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bè bạn và những người đã có nhiều động
viên, khuyến khích tơi trong q trình học tập.
Cuối cùng tơi muốn gửi lời cảm ơn tới tất cả những người đã hỗ trợ, giúp đỡ tơi
trong q trình hồn thành luận văn thạc sĩ này.
Hà Nội, tháng 12 năm 2009
LÊ NAM THẮNG

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Trang-3-

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... 1
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. 2
MỤC LỤC .................................................................................................................. 3
BẢNG THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT ............................................................... 7
DANH MỤC CÁC BẢNG........................................................................................ 13
DANH MỤC CÁC HÌNH MINH HỌA................................................................... 13
MỞ ĐẦU ................................................................................................................... 16
Chƣơng 1. VỊ TRÍ,VAI TRỊ CỦA IMS TRONG HỆ THỐNG

THÔNG TIN DI ĐỘNG CHO NGN. ...................................................................... 17
Giới thiệu chung. ........................................................................................................................... 17
1.1.

NGUỒN GỐC KHÁI NIỆM IMS .................................................................................... 18

1.1.1 Từ GSM tới 3GPP Release 7 .......................................................................................................... 18
1.1.2. Cấu trúc cơ bản IMS được định nghĩa trong Release 5 của 3GPP ................................................... 19
1.1.3 Các vấn đề liên quan đến mã hóa và dịch vụ hội thoại ...................................................................... 21

1.2 VỊ TRÍ- VAI TRỊ IMS TRONG THƠNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ MỚI. ......................... 21
1.2.1 Cấu trúc chức năng của mạng NGN di động .................................................................................... 21
1.2.2 Các chức năng cơ bản của IMS trong hệ thống NGN di động .......................................................... 22

1.3 CẤU TRÚC IMS THEO TIÊU CHUẨN 3GPP .................................................................... 24
1.3.1 Kết nối IP ........................................................................................................................................ 24
1.3.1.1
1.3.1.2
1.3.1.3
1.3.1.4
1.3.1.5
1.3.1.6
1.3.1.7
1.3.1.8

Vấn đề chất lượng dịch vụ đối với các dịch vụ đa phương tiện IP............................................................ 25
Điều khiển chính sách IP bảo đảm sử dụng đúng các tài nguyên. ............................................................ 25
An tồn thơng tin ................................................................................................................................... 25
Tính cước .............................................................................................................................................. 26
Hỗ trợ chuyển vùng ............................................................................................................................... 26

Phối hợp hoạt động với các mạng khác................................................................................................... 26
Mơ hình điều khiển dịch vụ.................................................................................................................... 27
Cấu trúc phân lớp .................................................................................................................................. 27

1.3.2 Mô tả mối quan hệ các thực thể và các chức năng trong IMS ........................................................... 27
1.3.2.1 Các thực thể thực hiện chức năng điều khiển phiên cuộc gọi (CSCF) ....................................................... 28
1.3.2.2 Cơ sở dữ liệu .......................................................................................................................................... 28
Các chức năng dịch vụ ....................................................................................................................................... 29
1.3.2.3 Các chức năng hoạt động liên mạng ........................................................................................................ 30

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Trang-41.3.3 Các điểm tham chiếu IMS ................................................................................................................ 31
1.3.3.1 Điểm tham chiếu Gm (Điểm tham chiếu giữa một P- CSCF với UE) ...................................................... 32
1.3.3.2 Điểm tham chiếu Mw (giữa một CSCF với một CSCF khác) .................................................................. 32
1.3.3.3 Điểm tham chiếu điều khiển dịch vụ IMS (ISC) ..................................................................................... 32
1.3.3.4 Điểm tham chiếu Cx .............................................................................................................................. 33
1.3.3.5 Điểm tham chiếu Dx .............................................................................................................................. 33
1.3.3.6 Điểm tham chiếu Sh............................................................................................................................... 33
1.3.3.7 Điểm tham chiếu Si ............................................................................................................................... 34
1.3.3.8 Điểm tham chiếu Dh ............................................................................................................................ 34
1.3.3.9 Điểm tham chiếu Mm ............................................................................................................................ 34
1.3.3.10 Điểm tham chiếu Mg ........................................................................................................................... 34
1.3.3.11 Điểm tham chiếu Mi ............................................................................................................................ 35
1.3.3.12 Điểm tham chiếu Mj ............................................................................................................................ 35
1.3.3.13 Điểm tham chiếu Mk ........................................................................................................................... 35
1.3.3.14 Điểm tham chiếu Mn ........................................................................................................................... 35
1.3.3.15 Điểm tham chiếu Ut ............................................................................................................................. 35
1.3.3.16 Điểm tham chiếu Mr ............................................................................................................................ 36

1.3.3.17 Điểm tham chiếu Mp ........................................................................................................................... 36
1.3.3.18 Điểm tham chiếu Go ............................................................................................................................ 36
1.3.3.10 Điểm tham chiếu Gq ............................................................................................................................ 36

Chƣơng 2. MỘT SỐ CHỨC NĂNG IMS TRONG HỆ THỐNG
THÔNG TIN DI ĐỘNG........................................................................................... 38
2.1 ĐĂNG KÝ, NHẬN THỰC VÀ TÍNH CƢỚC (AAA) TRONG IMS .................................... 38
2.1.1 Đăng ký ......................................................................................................................................... 38
2.1.2. Nhận thực ...................................................................................................................................... 41

2.2

BẢO MẬT TRONG IMS.................................................................................................... 44

2.2.1 Bảo mật cho sự truy nhập ............................................................................................................... 44
2.2.2 Bảo mật mạng ................................................................................................................................ 45
2.2.3
Một số khái niệm chi tiết liên quan đến bảo mật .......................................................................... 46

2.3

QUẢN LÝ PHIÊN TRUYỀN DẪN TRONG IMS ........................................................... 47

2.4.1 Quản lý phiên truyền dẫn ................................................................................................................. 47
2.4.2
Các nhận dạng chủ gọi và bị gọi.................................................................................................. 49
2.4.3
Định tuyến .................................................................................................................................. 50
2.4.4
Nén thông tin .............................................................................................................................. 53

2.4.5
Dàn xếp phương tiện truyền thông .............................................................................................. 54
2.4.6
Dự trữ tài nguyên – Resource Reservation .................................................................................. 55
2.4.7
Điều khiển phương tiện truyền thông .......................................................................................... 57
2.4.8
Sự trao đổi thông tin liên quan đến tính cước cho phiên............................................................... 57
2.4.9 Ví dụ một số trường hợp Đối với tính cước offline ........................................................................... 58
2.4.10 Giải phóng phiên .......................................................................................................................... 59

Chƣơng 3: CÁC DỊCH VỤ TRIỂN KHAI TRÊN NỀN IMS ................................ 61
3.1

CHẤT LƢỢNG DỊCH VỤ TRONG IMS ........................................................................ 61

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Trang-53.1.1 Giới thiệu ....................................................................................................................................... 61
3.1.2 Reservation của các đầu cuối .......................................................................................................... 62
3.1.3
Sự trao quyền bởi Mạng .............................................................................................................. 63
3.1.4
QoS trong mạng.......................................................................................................................... 64

3.2
3.2.1
3.2.2
3.2.3

3.3
3.3.1
3.3.2

3.4
3.4.1
3.4.2

DỊCH VỤ HIỂN THỊ ........................................................................................................ 64
Cấu trúc hệ thống liên quan đến dịch vụ hiển thị trong IMS......................................................... 64
Sự đăng ký Watcher .................................................................................................................... 65
Sự công bố hiển thị ..................................................................................................................... 67

DỊCH VỤ NHẮN TIN ....................................................................................................... 68
Nhắn tin tức thời Pager-mode trong IMS ..................................................................................... 68
Nhắn tin tức thời Session-base trong IMS ................................................................................... 69

Dịch vụ Push to talk .......................................................................................................... 75
URI-list Services (Danh sách dịch vụ URI) ................................................................................. 75
Multiple REFER ......................................................................................................................... 77

3.5 CẤU TRÚC MẠNG DỊCH VỤ TRONG POC IMS. ( POC: Push to talk over the Cellular
service-Dịch vụ đàm thoại trên Cell) .............................................................................................. 78
3.5.1
3.5.2
3.5.3
3.5.4

3.6

3.6.1
3.6.2
3.6.3

3.7
3.7.1
3.7.2
3.7.3

Khái Quát. .................................................................................................................................. 78
Sự đăng ký PoC .......................................................................................................................... 79
Các vai trò của PoC Server ......................................................................................................... 79
Các loại phiên PoC ..................................................................................................................... 81

DỊCH VỤ HỘI NGHỊ ....................................................................................................... 87
Cấu trúc ...................................................................................................................................... 87
Trạng thái hội nghị ..................................................................................................................... 88
Ví dụ .......................................................................................................................................... 88

DỊCH VỤ QUẢN LÝ NHĨM ....................................................................................... 91
Khái niệm Dịch vụ Quản lý nhóm ............................................................................................... 91
Resource List (Danh sách tài nguyên) ......................................................................................... 92
Quản lý tài liệu XML PoC .......................................................................................................... 93

Chƣơng 4: SẢN PHẨM, THIẾT BỊ VÀ GIẢI PHÁP IMS DI ĐỘNG
CỦA MỘT SỐ HÃNG TRÊN THẾ GIỚI. ............................................................. 95
4.1 HÃNG HUAWEI .............................................................................................. 95
4.1.1 Giải pháp ......................................................................................................................................... 95
4.1.2
Thiết bị ....................................................................................................................................... 97

4.1.3
Dịch vụ ....................................................................................................................................... 99

4.2
4.2.1
4.2.2
4.2.3

HÃNG ERICSSON. ........................................................................................................ 103
Giải pháp .................................................................................................................................. 103
Thiết bị ..................................................................................................................................... 105
Dịch vụ ..................................................................................................................................... 106

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Trang-6HÃNG ALCATEL – LUCENT ...................................................................................... 108

4.3
4.3.1
4.3.2
4.3.3

Giải pháp .................................................................................................................................. 108
Thiết bị ..................................................................................................................................... 110
Dịch vụ ..................................................................................................................................... 112

4.3.3.1
4.3.3.2
4.3.3.3

4.3.3.4
4.3.3.5

4.4

Dịch vụ hiển thị và quản lý danh sách liên lạc ............................................................................... 112
Giới thiệu ..................................................................................................................................... 112
Mô hình số liệu hiển thị (Presence Data Model) ............................................................................ 113
Dịch vụ Push to Talk/View/Share ................................................................................................. 113
Dịch vụ nhắn tin tức thời .............................................................................................................. 114

NHẬN XÉT, SO SÁNH VỀ GIẢI PHÁP CỦA CÁC HÃNG ........................................ 115

4.5
PHÂN TÍCH HIỆN TRẠNG MẠNG DI ĐỘNG CỦA VNPT
VÀ
CÁC KHUYẾN NGHỊ. ............................................................................................................... 115

TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................... 120

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Trang-7-

BẢNG THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt
3GPP

Tiếng Anh

3rd Generation Partnership Project

AAL
ACA
ACL
ACP
ACR
ADSL

A
Authentication, Authorization and
Accounting
ATM Adaptation Layer
Accounting Answer
Access Control List
Subsciption Authorization Policy
Accounting Request
Asymmetric Digital Subscriber Line

AKA

Authentication and Key Agreement

API
ARPU
AS
ATM
AUC
AUTN
AV

AVP
BCF

Application Programming Interface
Average Revenue Per Unit / User
Application Server
Asynchronous Transfer Mode
Authentication Centre
Authentication token
Authentication Vector
Audio Video Profile
B
Bearer Charging Function

BGCF

Breakout Gateway Control Function

BICC

Bearer Independent Call Control

BTS

Base Transceiver Station

AAA

CAMEL
CAP

CGF
COPS
CCA
CCF
CCR
CDMA
CDF
CDR
CK
CLF
CPCP
CS
CSC
CSCF

C
Customized Applications for Mobile
network Enhanced Logic
CAMEL Application Part
Charging Gateway Function
Common Open Policy Service
Credit-Control-Answer
Charging Collection Function
Credit-Control-Request
Code Division Multiple Access
Charging Data Function
Charging Data Record
Call Data Record
Ciphering (Cipher) Key
Connectivity session Location and repositor

y Function
Conference Policy Control Protocol
Circuit Switch
Call Session Controller
Call Session Control Function

Tiếng Việt
Dự án hợp tác về mạng viễn thơng thế hệ
thứ 3
Nhận thực, trao quyền và thanh tốn
Lớp thích ứng ATM
Trả lời việc thanh tốn
Danh sách điều khiển truy nhập
Chính sách trao quyền th bao
u cầu thanh tốn
Đường dây thuê bao số bất đối xứng
Sự nhận thực và thoả thuận khố nhận
thực
Giao diện lập trình ứng dụng
Lợi nhuận trung bình trên một thuê bao
Máy chủ ứng dụng
Phương thức truyền dẫn bất đối xứng
Trung tâm nhận thực
Thẻ nhận thực
Vector nhận thực

Chức năng tính cước Bearer
Chức năng điều khiển cổng vào ra
Breakout
Điều khiển cuộc gọi độc lập với kênh

mang
Trạm gốc
Những lập luận để nâng cao tính di động
ứng dụng cho khách hàng
Phần ứng dụng CAMEL
Chức năng cổng tính cước
Dịch vụ chính sách mở
Trả lời việc đối chứng tín dụng
Chức năng thu thập thơng tin cước
u cầu đối chứng tín dụng
Đa truy nhập phân chia theo mã
Chức năng dữ liệu tính cước
Bản ghi dữ liệu tính cước
Bản ghi dữ liệu cuộc gọi
Khố mật mã
Vị trí phiên liên kết và kho chức năng
Giao thức điều khiển chính sách hội nghị
Chuyển mạch kênh
Bộ điều khiển phiên cuộc gọi
Chức năng điều khiển phiên gọi

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Trang-8CRF

Charging Rule Function

ECF

D
Data Encryption Standard
Dynamic Host Configuration Protocol
Domain Name System
Differentiated Services
Codepoints
E
Event Charging Function

EDGE

Enhanced Data Rates for Global Evolution

DES
DHCP
DNS
DSCP

GCID

Telephone Number Mapping Service
Registration
European Telecommunications Standards
Institute
Encapsulating (Encapsulated) Security
Payload
F
File Transfer Protocol
Fixed Mobile Convergence
G

Motorola’s Global Application
Management Architecture
GPRS Charging Identifier

GERAN

GSM/Edge Radio Access Network

GGSN
GLMS

Gateway GPRS Support Node
Group List Management Server

ENUM
ETSI
ESP
FTP
FMC
GAMA

Gm
GPRS
GSM
GUI

ICID
ICP

General Packet Radio Service

Global System for Mobile Communications
Graphic User Interface
H
Home Location Register
Home Subscriber Server
Hypertext Transport Protocol
I
Interrogating- Call Session Control
Function
IMS Charging Identifier
Internet Cache Protocol

IETF

Internet Engineering Task Force

IEC
IFS
IK
IKE
IM
IME

Immediate Event Charging
Intergrated Feature Server
Integrity Key
Internet Key Exchange
Instant Messaging
Intergarated Multimedia Enviroment

HLR
HSS
HTTP
I-CSCF

Chức năng luật tính cước
Chuẩn mã hố dữ liệu
Giao thức cấu hình máy chủ động
Hệ thống tên miền
Mã điểm các dịch vụ khác biệt
Chức năng tính cước dựa trên sự kiện
Mạng vơ tuyến cải tiến về giao diện vô
tuyến GSM nhằm tăng tốc độ truyền số
liệu
Sự đăng kí dịch vụ dùng ánh xạ số điện
thoại
Viện tiêu chuẩn viễn thông châu âu
Tải bảo mật đóng gói

Giao thức truyền tải file
Sự hội tụ di động và cố định
Kiến trúc quản lý ứng dụng toàn cầu của
Motorola
Nhận dạng tính cước GPRS
Mạng truy nhập vơ tuyến GSM hoặc
EDGE
Nút hỗ trợ Cổng vào ra GPRS
Máy chủ quản lý danh sách nhóm
Điểm tham chiếu giữa một P- CSCF với
UE

Dịch vụ vơ tuyến gói thơng thường
Hệ thống thơng tin đi động toàn cầu
Giao diện đồ hoạ của người dùng
Thanh ghi định vị thường trú
Máy chủ thuê bao thường trú
Giao thức truyền tải siêu văn bản
tham vấn điều khiển phiên gọi
Nhận dạng tính cước IMS
Giao thức ICP
Nhóm làm việc liên quan đến các giao
thức Internet
Tính cước dựa trên sự kiện trực tiếp
Máy chủ tích hợp các đặc tính
Khố Intergrity
Trao đổi khố Internet
Nhắn tin tức thời
Môi trường đa phương tiện truyền thông

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Trang-9IMS-MGW

IP Multimedia Subsystem-Media Gateway
Function

IM-SSF

IP Multimedia Service Switching Function

IMS

IP Multimedia Subsystem

IMSI
INAP
IOI
IP
IP-sec

International Mobile Subscriber Identier
Intelligent Network Application Protocol
Inter-Operator Identifier
Internet Protocol
Internet Protocol security

ISIM

IP Multimedia Services Identity Module

ISC

IMS Service Control

ISIM

IP Multimedia Services Identity Module

ISDN
ISUP

ITU

Integrated Services Digital Network
ISDN User Part
International Telecommunication Union
M
Multimedia-Auth-Answer
Mobile Application Part
Multimedia-Auth-Request

MAA
MAP
MAR

Mobile Country Code

Mg
MGW

Media Gateway

MGCF

Media Gateway Control Function

MGCP
MIME

Media Gateway Control Protocol
Multipurpose Internet Mail Extension

MNC

Mobile Network (National) Code

MNO
MML
MMS

Mobile Network Operator
Man Manchine Language
Multimedia Messaging Service

Mm
MOU

Trả lời cho nhận thực đa phương tiện
Phần ứng dụng cho di động
Yêu cầu nhận thực đa phương tiện
Điểm tham chiếu đến các dịch vụ IPv6

Mb
MCC

tích hợp
Chức năng cổng vào ra truyền thông –
phân hệ đa phương tiện IP
Chức năng chuyển mạch phục vụ đa
phương tiện IP
Phân hệ đa phương tiện dựa trên giao thức

Internet
Số nhận dạng thuê bao di động quốc tế
Giao thức ứng dụng cho mạng thông minh
Nhận dạng giữa nhà khai thác
Giao thức Internet
Bảo mật giao thức Internet
Modun nhận dạng các dịch vụ đa phương
tiện IP
Giao diện điều khiển dịch vụ IMS
Modun nhận dạng các dịch vụ đa phương
tiện IP
Mạng số đa dịch vụ tích hợp
Phần người dùng ISDN
Liên minh viễn thông quốc tế

Memorandum Of Understanding

Mr
MRFC

Multimedia Resource Function Controller

MRFP

Media Resource Function Processor

MRS
MSC
MSIN

Media Resource Server
Mobile Switching Centre
Mobile Subscriber Identification Number

Mã di động quốc gia
Điểm tham chiếu giữa một MGCF với một
CSCF
Cổng truyền thông
Chức năng điều khiển cổng vào ra truyền
thông
Giao thức điều khiển cổng truyền thông
Sự mở rộng Thử Internet cho đa mục đích
Mã mạng di động (Mã mạng di động trong
nước)
Nhà khai thác mạng di động
Ngôn ngữ giao diện người và máy
Dịch vụ nhắn tin đa phương tiện
Điểm tham chiếu giữa một CSCF với một
mạng đa phương tiện IP
Biên bản ghi nhớ
Điểm tham chiếu giữa một CSCF với một
MRCF
Bộ điều khiển chức năng tài nguyên đa
phương tiện
Bộ xử lý chức năng tài nguyên truyền
thông
Máy chủ tài nguyên truyền thông
Trung tâm chuyển mạch di động
Số nhận dạng thuê bao di động

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Trang-10MSISDN

Mobile Subscriber International ISDN

MSRP
MTP

Message Session Relay Protocol
Message Transfer Part

Mw
NACF
NAPTR
NASS
NAT
NGN
LCS
LIA
LIR
LNP
OAM
OCG
OCS
OMA
OSA
OSA SCS
PA

PBX
PDA
PDF
PDH
PDP
PEP
PEF
PHB
PIB
P-CSCF
PLMN
PNA
PNR
POC
POTS
PPA
PPR
PRACK
PS
PSI
PSTN
PUA

N
Network Access Configuration Function
Naming Authority PoinTeR
Network Attachment Subsystem
Network Address Translator
Next Generation Network
L

Location services
Location-Info-Answer
Location-Info-Request
Local Number Portability
O
Operational Administration and
Maintenance
Operator Charging Gateway
Online Charging System
Open Mobile Alliance
Open Services Architecture
OSA Service Capability Server
P
Presence Agent
Private Branch Exchange
Personal Digital Assistant
Policy Decision Function
Plesiochronous Digital Hierarchy
Packet Data Protocol
Policy Decision Point
Policy Enforcement Point
Policy Enforcement Function
Per Hop Behavior
Policy Information Base
Proxy-CSCF
Public Land Mobile Network
Push-Notification-Answer
Push-Notification-Request
Push to talk over the Cellular service
Plain Old Telephone System

Push-Profile-Answer
Push-Profile-Request
Provisional Response ACKnowledgement
Packet Switch
Public Service Identity
Public Switched Telephone Network
Presence User Agent

Mạng số đa dịch vụ tích hợp quốc tế cho
thuê bao di động
Giao thức chuyển giao phiên tin nhắn
Phần truyền dẫn bản tin
Điểm tham chiếu giữa một CSCF với một
CSCF khác
Chức năng cấu hình truy nhập mạng
Thẻ trao quyền đặt tên
Phân hệ truy nhập mạng
Bộ chuyển đổi địa chỉ mạng
Mạng thế hệ sau
Các dịch vụ dựa trên vị trí
Trả lời – thơng tin vị trí
u cầu thơng tin vị trí

Sự quản lý vận hành và bảo dưỡng
Cổng điều hành tính cước
Hệ thống tính cước online
Liên minh di động mở
Kiến trúc các dịch vụ mở
Máy chủ tiềm trữ phục vụ OSA
Máy chủ hiển thị

Tổng đài nhánh cá nhân
Thiết bị trợ giúp số cá nhân
Chức năng quyết định chính sách
Phân cấp số cận đồng bộ
Giao thức dữ liệu gói
Điểm quyết định chính sách
Điểm ép chính sách
Chức năng ép chính sách
Cơ sở thơng tin chính sách
CSCF uỷ quyền
Mạng di động mặt đất cơng cộng
Trả lời – đẩy vào thông báo
Yêu cầu đẩy vào thông báo
Dịch vụ đàm thoại trên Cell
Hệ thống điện thoại truyền thống
Trả lời – việc đẩy vào hồ sơ
Yêu cầu đẩy vào hồ sơ
Thừa nhận đáp ứng tạm thời
Chuyển mạch gói
Nhận dạng dịch vụ công cộng
Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng
Tác nhân người dùng hiển thị

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Trang-11PUR

Profile-Update-Request

QOS

Quality of Service

Yêu cầu cập nhật hồ sơ
Q
Chất lượng dịch vụ
R

RACF

Resource Access Control Facility

RAN
RAND
RBT
RES

Radio Access Network
Random challenge
Ring Back Tone
Response

RLS

Resource List Server

RNC
RSVP
RTP

RTA
RTR
SA
SAA
SAR
SBLP
SCF
SCS

Radio Network Controller
Resource ReserVation setup Protocol
Real-time Transport Protocol
Registration-Termination-Answer
Registration-Termination-Request
S
Security Association
Server-Assignment-Answer
Server-Assignment-Request
Service-Based Local Policy
Session Charging Function
Service Capability Server

SCIM

Server Capability Interaction Manager

S-CSCF
SDH
SDP
SEG

SGW
SGSN
SIM
SIP
SLF
SNA
SNR
SM
SMG
SME
S/MIME
SMPP
SMS
SRF
SRV RR
SS7 MTP
SSP

Serving-CSCF
Synchronous Digital Hierarchy
Session Description Protocol
Security Gateway
Signalling Gateway
Serving GPRS Support Node
Subscriber Identity Module
Session Initiation Protocol
Subscription Locator Function
Subscribe-Notifications-Answer
Subscribe-Notifications-Request
Session Manager

Special Mobile Group
Small and Medium-sized Enterprise
Secure MIME
Short Message Peer-to-Peer Protocol
Short Messaging Service
Single Reservation Flow
Service record
SS7 Message Transfer Part
Subscriber Service Profile
T
Time Division/Code Division Multiple
Access

TD-CDMA

Phương tiện điều khiển truy nhập tài
nguyên
Mạng truy nhập vô tuyến
Ngẫu nhiên không liên tiếp
Hồi âm chuông
Đáp ứng
Máy chủ lên danh sách tài nguyên (hiển
thị)
Điều khiển mạng vô tuyến
Giao thức thiết lập phân bổ tài nguyên
Giao thức truyền tải thời gian thực
Trả lời cho sự kết thúc đăng ký
Yêu cầu kết thúc đăng ký
Sự kết hợp bảo mật
Trả lời sự phân bổ máy chủ

Yêu cầu phân bổ máy chủ
Chính sách nội bộ dựa trên dịch vụ
Chức năng tính cước phiên
Máy chủ tính năng dịch vụ
Nhà quản lý sự tương tác tính năng của
máy chủ
CSCF phục vụ
Phân cấp số đồng bộ
Giao thức mô tả phiên
Cổng vào ra bảo mật
Cổng vào ra báo hiệu
Nút hỗ trợ phục vụ GPRS
Modun nhận dạng thuê bao
Giao thức khởi tạo phiên
Chức năng bộ định vị sự thuê bao
Trả lời (đáp lại) các thông báo về thuê bao
Yêu cầu các thơng báo về th bao
Quản lý phiên
Nhóm đặc trách về di động
Doanh nghiệp vừa và nhỏ
MINE an toàn
Giao thức tin nhắn ngắn ngang hàng
Dịch vụ nhắn tin ngắn
Luồng dành riêng đơn
Bản ghi dịch vụ
Phần truyền dẫn bản tin trong SS7
Hồ sơ phục vụ thuê bao
Đa truy nhập phân chia theo thời gian /
phân chia theo mã

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Trang-12TBCP
TSP
THIG

Talk Burst Control Protocol

Transit signal priority
Topology Hiding Inter-network Gateway

TISPAN

Telecoms & Internet converged Services &
Protocols for Advanced Networks

TLS

Transport Layer Security

TTCN

Testing and Test Control Notation

TUI

Text User Interface

Giao thức điều khiển burst thoại

Giao thức chuyển vân ưu tiên
Cổng vào ra ẩn cấu hình giữa các mạng
Tổ chức hội tụ viễn thông và Internet về
dịch vụ và giao thức cho các mạng tiên
tiến
Bảo mật lớp truyền tải
Thông báo điều khiển kiểm tra và thông
báo việc kiểm tra
Giao diện người dùng văn bản

U
UAA
UAR
UDA
UDP
UDR
UE
UICC

URI

User-Authorization-Answer
User-Authorization-Request
User-Data-Answer
User Datagram Protocol
User-Data-Request
User Equipment
Universal Integrated Circuit Card
Universal Mobile Telecommunications
System

Uniform Resource Identifier

USDS

Lucent Unified Subscriber Data Server

USIM

UMTS Subscriber Identity Module

UMTS

Ut

Trả lời sự trao quyền người dùng
Yêu cầu trao quyền người dùng
Trả lời về dữ liệu người dùng
Giao thức UDP
Yêu cầu dữ liệu người dùng
Thiết bị của người dùng
Thẻ mạch tích hợp tồn cầu
Hệ thống viễn thông di động phổ biến
Nhận dạng tài nguyên đồng dạng
Máy chủ dữ liệu thuê bao thống nhất của
Lucent
Modun nhận dạng thuê bao UMTS
Điểm tham chiếu giữa UE và một server
ứng dụng (AS)

V

VCC
VHE
VoIP

Voice Call Continuity
Virtual Home Environment
Voice over IP

Sự liên tục của cuộc gọi thoại
Môi trường thường trú ảo
Thoại nhờ thức Internet
W

WAP
WCDMA
WIN
WLAN
UTRAN
XCAP
XDM
XDMC
XDMS
XML
XRES

Wireless Application Protocol
Wideband Code Division Multiple Access
Wireless Intelligent Network
Wireless Local Area Network
UMTS Terrestrial Radio Access Network

X
XML Configuration Access Protocol
XML Document Management
XML Document Management Client
XMLDocument Management Server
Extensible Markup Language
Expected response

Giao thức ứng dụng vô tuyến
Đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng
Mạng thông minh không dây
Mạng nội vùng không dây
Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS
Giao thức truy nhập cấu hình XML
Quản lý tài liệu XML
Khách quản lý tài liệu XML
Máy chủ quản lý tài liệu XML
Ngôn ngữ Đánh dấu Mở rộng
Đáp ứng kỳ vọng

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Trang-13-

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1 Các lệnh Sh. .................................................................................................. 34
Bảng 2.1. Bảng tham chiếu các bản tin tính cƣớc offline .......................................... 42
Bảng 2.2. Bảng tham chiếu các bản tin tính cƣớc online ........................................... 44
Bảng 2.3. Tiêu chuẩn bộ lọc của S-CSCF của Tobias ................................................ 52

Bảng 3.1. Các giao diện PoC ....................................................................................... 79

DANH MỤC CÁC HÌNH MINH HỌA
Hình 1.1. IMS trong các mạng hội tụ. ........................................................................ 18
Hình 1.2. Vai trị của IMS trong các mạng chuyển mạch gói. ................................... 19
Hình 1.3. Cấu trúc các phần tử chức năng cơ bản của IMS [3GPP Release 5] ......... 20
Hình 1.4. Cấu trúc phân lớp của mạng NGN- Mobile................................................ 22
Hình 1.5. Các tùy chọn kết nối IMS khi thuê bao chuyển mạng (roamming). .......... 24
Hình 1.6. Chuyển vùng luân phiên IMS/CS................................................................ 26
Hình 1.7. Cấu trúc lớp và IMS .................................................................................... 27
Hình 1.8. Cấu trúc HSS. .............................................................................................. 29
Hình 1.9. Mối quan hệ giữa các loại máy chủ ứng dụng khác nhau. ........................ 30
Hình 1.10. Sự chuyển đổi báo hiệu trong SGW. ......................................................... 30
Hình 1.3.7 Cấu trúc IMS và các điểm tham chiếu ...................................................... 31
Hình 1.11. HSS giải pháp sử dụng SLF...................................................................... 33
Hình 2.1. Quá trình đăng ký. ....................................................................................... 38
Hình 2.2. I-CSCF tìm S-CSCF .................................................................................... 39
Hình 2.3. Sự đăng ký IMS ........................................................................................... 39
Hình 2.4. Dị tìm P-CSCF bằng cơ chế GPRS............................................................ 40
Hình 2.5. Dị tìm P-CSCF bằng cơ chế thơng thƣờng – DHCP DNS. ........................ 40
Hình 2.6. Cấu trúc tính cƣớc offline IMS ................................................................... 41
Hình 2.7: Hệ thống tính cƣớc online trong IMS. ........................................................ 43
Hình 2.8. Sự kết hợp bảo mật dùng trên UDP ............................................................ 44
Hình 2.9. Sự kết hợp bảo mật dùng trên TCP ............................................................ 45
Hình 2.10. Lƣu lƣợng qua hai cổng bảo mật .............................................................. 45
Hình Hình 2.11. Các giao diện bảo mật mạng ............................................................ 45
Hình 2.12. Thiết lập kết nối TLS ................................................................................. 46
Hình 2.13. Sơ đồ dùng S/MINE mật mã thân bản tin ................................................ 47
Hình 2.14. Sơ đồ dùng S/MINE giải mã thân bản tin ................................................. 47
Hình 2.15. Phiên truyền dẫn ....................................................................................... 49

Hình 2.16. Mào đầu giao dịch SIP .............................................................................. 53
Hình 2.17. Quy luật SigComp ...................................................................................... 54
Hình 2.18. SDP offer/answer trong IMS ..................................................................... 55
Hình 2.19. SDP offer/answer và các tiền điều kiện khi thiết lập phiên SIP .............. 56
Hình 2.20. Truyền tài thơng tin trao quyền media ..................................................... 57

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Trang-14-

Hình 2.21. UE nằm ở mạng tạm trú thiết lập phiên. .................................................. 58
Hình 2.22. UE nằm ở mạng thƣờng trú thiết lập phiên.............................................. 59
Hình 3.1. P-CSCF thêm SRF vào yêu cầu INVITE ................................................... 61
Hình 3.2. P-CSCF thêm SRF vào phản hồi 183 .......................................................... 62
Hình 3.3. Sự kích hoạt PDP Context .......................................................................... 62
Hình 3.4. Kích hoạt PDP context thứ cấp .................................................................. 63
Hình 3.5. Mạng trao quyền QoS ................................................................................. 63
Hình 3.6. Cấu trúc DiffServ thơng qua các DSCP nhờ GGSN ................................ 64
Hình 3.7. Cấu trúc hệ thống hiển thị của IMS. ........................................................... 65
Hình 3.8. Đăng ký Watcher cho danh sách hiển thị ................................................... 66
Hình 3.9. RLS đăng ký hiển thị. ................................................................................. 67
Hình 3.10. Đầu cuối IMS công bố thông tin hiển thị .................................................. 67
Hình 3.11. Nhắn tin tức thời pager-mode trong IMS ................................................. 68
Hình 3.12. Ví dụ của một dịch vụ cung cấp các tin nhắn tức thời pager-mode. ....... 69
Hình 3.13. Các tin nhắn tức thời Session-base: phiên MSRP end-to-end ................ 70
Hình 3.14. Chat Server - hội nghi session-base multi-part......................................... 71
Hình 3.15. Sự thiết lập phiên nhắn tin ............................ Error! Bookmark not defined.
Hình 3.20. Sự nhận thực ở MSRP relay ...................................................................... 74
Hình 3.21. Sự thiết lập phiên end-to-end với MSRP relay ......................................... 75

Hình 3.22. URI-list Service và yêu cầu MESSAGE .................................................... 76
Hình 3.23. Các MESSAGE khơng dùng URI-list Service .......................................... 76
Hình 3.24. REFER ....................................................................................................... 77
Hình 3.25. Phƣơng thức REFER ................................................................................. 77
Hình 3.26. Cấu trúc PoC .............................................................................................. 78
Hình 3.27. Phiên PoC và Server PoC điều khiển trung tâm ...................................... 80
Hình 3.28. Server PoC điều khiển và Server tham gia PoC ...................................... 81
Hình 3.29. Sự thiết lập phiên PoC one-to-one ............................................................. 82
Hình 3.30. Sự thiết lập phiên nhóm PoC ah-hoc........................................................ 83
Hình 3.31. Sự thiết lập phiên nhóm PoC Pre-arranged ............................................ 84
Hình 3.32. Sự thiết lập phiên nhóm PoC Chat........................................................... 85
Hình 3.33. Thêm các user mới vào một phiên PoC .................................................... 86
Hình 3.34. Chế độ trả lời thủ cơng .............................................................................. 87
Hình 3.35. Chế độ trả lời tự động. .............................................................................. 87
Hình 3.36. Cấu trúc IMS thực hiện dịch vụ hội nghị ................................................ 88
Hình 3.37. Tạo một hội nghị dùng URI conference factory ...................................... 89
Hình 3.38. Dùng yêu cầu REFER giới thiệu một user vào hội nghị........................... 89
Hình 3.39. Sự đăng ký trạng thái hội nghị ................................................................. 90
Hình 3.40. Dùng CPCP tạo phiên hội nghị ................................................................. 90
Hình 3.41. Cập nhật thay đổi trạng thái, khơng dùng RLS ....................................... 93
Hình 3.42. Cập nhật thay đổi trạng thái, có dùng RLS. ............................................. 93

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Trang-15-

Hình 4.1. Lộ trình phát triển lên hệ thống IMS – Huawei ......................................... 95
Hình 4.2. Nâng cấp từ NGN softswitch lên IMS - Huawei ......................................... 96
Hình 4.3. Chi tiết các thành phần nâng cấp từ PSTN->NGN->IMS ......................... 96

Hình 4.4. Mơ hình mạng IMS đầy đủ của Huawei .................................................... 97
Hình 4.5. Nâng cấp từ softswitch lên AGCF ............................................................... 99
Hình 4.6. Nâng cấp từ softswitch lên MGCF .............................................................. 99
Hình 4.7. Mơ hình dịch vụ VCC ................................................................................ 100
Hình 4.8. Dich vụ Presence ....................................................................................... 101
Hình 4.9. Dịch vụ nhắn tin tích hợp .......................................................................... 102
Hình 4.10. Sơ đồ tổng quan giải pháp IMS Ericsson ................................................ 104
Hình 4.11. Vị trí HSS trong mạng ............................................................................. 105
Hình 4.12. Cấu hình phân lớp IMS weShare ............................................................ 106
Hình 4.14. Lộ trình IMS của Alcatel Lucent ............................................................ 109
Hình 4.15. Cấu hình mạng IMS – Alcatel-Lucent .................................................... 110
Hình 4.16. Mơ hình cung cấp dịch vụ PoC của Alcatel – Luccent ........................... 114
Hình 4.17. Mô tả dịch vụ nhắn tin tức thời của Alcatel – Luccent .......................... 114
Hình 4.18. Cấu hình tổng thể hệ thống mạng GPRS của Vinaphone ...................... 116

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Trang-16-

MỞ ĐẦU
Với tư cách là một cấu trúc NGN chuẩn, IMS là mục tiêu được các nhà khai thác viễn
thông lớn hướng tới, nhằm tạo ra một cơ sở hạ tầng mạng đa dạng và đủ mạnh để phát huy
các loại hình dịch vụ đa phương tiện. Cấu trúc điều khiển dựa trên IMS tạo nền tảng cho việc
triển khai hội tụ cố định và di động (FMC).
Khái niệm IMS được bắt đầu bằng việc chuẩn hóa cấu trúc mạng di động 3G trong
phiên bản (Release 5) của 3GPP. Trong cấu trúc Release 5, phần mạng lõi xuất hiện thêm
phân hệ IMS tạo ra một nền tảng dịch vụ với phần điều khiển dựa trên giao thức SIP. Nền
tảng dịch vụ này cho phép cung cấp các phiên truyền đa phương tiện cho mạng di động. Việc
chuẩn hóa cấu trúc IMS cho mạng cố định được bắt đầu với Release 1 của TISPAN. Trong

cấu trúc TISPAN, với việc bổ xung thêm các phân hệ điều khiển NASS và RACS đảm bảo
cho việc tích hợp với mạng cố định (PSTN và mạng băng rộng cố định) có khả năng thực
hiện được. Chính vì vậy, khi nghiên cứu về cấu trúc IMS chúng ta có hai cách nhìn khác
nhau: theo quan điểm của mạng di động và theo khía cạnh đối với mạng cố định. Trong
khuôn khổ đề tài này, xin được đưa ra hướng nghiêu cứu cấu trúc IMS theo cách nhìn từ phía
mạng di động.
Bố cục đề tài được xây dựng với các nội dung cơ bản như sau:
CHƢƠNG 1
Vị trí, vai trị của IMS trong hệ thống thơng tin di động cho NGN.
CHƢƠNG 2
Một số chức năng của IMS trong hệ thống thông tin di động.
CHƢƠNG 3
Các dịch vụ triển khai trên nền IMS di động.
CHƢƠNG 4
Phân tích, đánh giá thiết bị, giải pháp IMS của một số nhà khai thác trên thế giới và ở
việt Nam của VNPT. Một số khuyến nghị.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Trang-17-

Chƣơng 1. VỊ TRÍ,VAI TRỊ CỦA IMS TRONG
HỆ THỐNG THƠNG TIN DI ĐỘNG CHO NGN.
Giới thiệu chung.
Trong mạng thông tin di động, các hệ thống thế hệ 1 (1G) đã được giới thiệu triển khai
từ giữa thập niên 80. Các mạng này đã hỗ trợ những dịch vụ cơ bản cho thuê bao, chủ yếu là
các dịch vụ thoại và các dịch vụ có liên quan tới thoại. Các hệ thống thế hệ 2 (2G) từ những
năm 1990 đã hỗ trợ thuê bao một số dịch vụ truyền số liệu và nhiều dịch vụ bổ sung khác.
Thế hệ 3G hiện nay đang cho phép truyền tốc độ số liệu nhanh hơn với nhiều dịch vụ đa

phương tiện khác nhau.
Trong mạng thế hệ mới (NGN) có nhiều ứng dụng tiện ích hơn như các thực thể ngang
hàng, chúng giúp sự chia sẻ thơng tin dễ dàng hơn nhờ: trình duyệt chia sẻ, chia sẻ kinh
nghiệm game, chia sẻ phiên vô tuyến 2 đường (ví dụ như: Push to Talk over Cellular). Khái
niệm kết nối cũng sẽ được định nghĩa lại. Sự quay số và đàm thoại sẽ chỉ được xem như một
phần nhỏ trong các tính năng mà mạng hỗ trợ. Khả năng thiết lập một kết nối ngang hàng
giữa các thiết bị mới có giao thức Internet (IP) mới là vấn đề mấu chốt. Mơ hình mới của
những phương tiện thông tin này sẽ tiến xa so với khả năng của dịch vụ điện thoại trước đây
(POTS).
Mạng điện thoại hiện nay hỗ trợ các tác vụ then chốt cho sự thiết lập 1 kết nối. Bằng
việc quay số ngang hàng, mạng có thể thiết lập một kết nối giữa bất kỳ 2 đầu cuối nào qua
mạng IP. Khả năng kết nối IP này chỉ được sử dụng trong các môi trường hỗ trợ dịch vụ đơn
độc và phân tán trong mạng Internet; trong các hệ thống đóng này, cạnh tranh dựa trên nền
tảng thuê bao. Ở các hệ thống này, thuê bao được giới hạn trong các dịch vụ chỉ được hỗ trợ
bởi hệ thống. Vì vậy, một hệ thống IMS cho phép các ứng dụng ở các thiết bị hỗ trợ IP thiết
lập các kết nối ngang hàng (peer-to-peer) và nội dung ngang hàng (peer-to-content) dễ dàng
và an toàn.
Vậy IMS được định nghĩa là cấu trúc điều khiển cuộc gọi độc lập với hệ thống truy
nhập; cấu trúc điều khiển dịch vụ và kết nối dựa trên nền IP hỗ trợ cho thuê bao các dịch
vụ đa phương tiện khác nhau thông qua việc sử dụng các giao thức Internet thơng
thường. [3]
Sự tích hợp của dịch vụ thoại và số liệu làm tăng hiệu quả triển khai các ứng dụng mới
như dịch vụ hiển thị, ―chat‖ đa phương tiện, push to talk (ấn nút nói) trong thơng tin điểmđiểm, điểm-đa điểm đơn cơng và videoconfrencing (hội nghị truyền hình).
Để hiểu rõ vai trò, nhiệm vụ của IMS di động trong hệ NGN, sau đây chương I của
luận văn sẽ đề cập tới một số nét chung nhất về:
-

Lịch sử IMS.

-

Vị trí-vai trị - nhiệm vụ của IMS trong thơng tin di động hệ NGN

-

Kiến trúc IMS theo tiêu chuẩn 3GPP.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Trang-18-

1.1. NGUỒN GỐC KHÁI NIỆM IMS
Môi trường thông tin hội tụ di động và cố định. với giải pháp IMS hỗ trợ việc kiểm
soát phiên truyền dẫn trên miền PS (chuyển mạch gói), đồng thời cũng mang tới cho PS các
chức năng của miền chuyển mạch kênh (CS). IMS là công nghệ chủ chốt sử dụng cho sự hội
tụ mạng (FMC) trên nền NGN được khái quát bởi (Hình 1.1)

Hình 1.1. IMS trong các mạng hội tụ. [3]
1.1.1 Từ GSM tới 3GPP Release 7 (phiên bản 7)
Viện Nghiên cứu Tiêu chuẩn Viễn thông Châu Âu (ETSI) định nghĩa các tiêu chuẩn
liên quan đến hệ thống thông tin di động GSM từ những năm 80 và 90. ETSI cũng đã định
nghĩa cấu trúc mạng GPRS. Chuẩn GSM cuối cùng đã được ban hành vào năm 1998 và cùng
năm đó 3GPP cũng được hình thành bởi các tổ chức tiêu chuẩn từ châu Âu, Nhật Bản, Hàn
Quốc, Mỹ và Trung Quốc để chuẩn hóa cấu trúc hệ thống 3G dựa trên cơng nghệ truy nhập
vô tuyến băng rộng WCDMA, công nghệ truy nhập vô tuyến đa truy nhập phân chia theo thời
gian/ mã (TD-CDMA) và mạng lõi GSM, chỉ tiêu kỹ thuật đầu tiên được ban hành trong
phiên bản Release 99 của 3GPP.
Trong Release 99, công nghệ truy nhập vô tuyến WCDMA là cải tiến cơ bản nhất đối
với hệ thống 3G được xây dựng dựa trên cơ sở GSM. Ngoài WCDMA, phân hệ truy nhập vô

tuyến UMTS (UTRAN) sử dụng giao diện Iu với hai khác biệt cơ bản so với các giao diện A
và Gb. Trước tiên là sự chuyển đổi mã thoại cho Iu được thực hiện trong mạng lõi, trong
GSM thì cơng việc này được thực hiện ở Trạm gốc (BTS). Thứ hai, sự mã hoá bảo mật và
quản lý tính di động mức cell trong giao diện Iu được thực hiện ở Bộ điều Khiển mạng Vô
tuyến (RNC), trong GSM thì các chức năng này được thực hiện tại SGSN.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Trang-19-

Cách kiến tạo dịch vụ được thực hiện dựa trên Kiến trúc dịch vụ mở (OSA). Về mặt
dịch vụ, mục tiêu là ngừng chuẩn hoá các dịch vụ mới và tập trung vào khả năng phục vụ của
dịch vụ, như các cơng cụ (CAMEL, ứng dụng SIM và OSA).

Hình 1.2. Vai trị của IMS trong các mạng chuyển mạch gói. [3]
IMS được giới thiệu trong Release 5 của 3GPP. IMS được giả định là một cấu trúc
chuẩn hoá truy nhập không giới hạn trên nền IP. Cấu trúc IMS hỗ trợ việc thiết lập thông tin
ngang hàng IP với tất cả các khách hàng phù hợp với chất lượng dịch vụ yêu cầu. Đồng thời
với việc sử dụng tính năng quản lý phiên, cấu trúc IMS cũng hỗ trợ các chức năng cần thiết
khác để đảm bảo hỗ trợ dịch vụ (như đăng ký, bảo mật, tính cước, kiểm sốt kênh mang,
chuyển vùng). Với những tính năng đó, IMS sẽ là phần tử trung tâm của mạng lõi IP (Hình
1.2).
Việc tối ưu môi trường thông tin di động được thiết kế dựa trên sự nhận thực và phân
quyền thuê bao theo số nhận dạng di động, dựa trên các quy luật tại giao diện của thuê bao
với mạng để thực hiện nén bản tin SIP và các cơ chế kiểm sốt chính sách và bảo mật. Ngồi
ra, các khía cạnh quan trọng theo quan điểm của nhà khai thác được xác định khi phát triển
kiến trúc như hệ thống tính cước, chính sách tính cước và điều khiển dịch vụ.
1.1.2. Cấu trúc cơ bản IMS đƣợc định nghĩa trong Release 5 của 3GPP
Cấu trúc IMS về cơ bản cho trên Hình 1.3:

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Trang-20-

Hình 1.3. Cấu trúc các phần tử chức năng cơ bản của IMS [3GG]
Các thực thể chức năng cơ bản của IMS được thể hiện trên hình vẽ bao gồm:
 Thực thể Chức năng điều kiển cuộc gọi ủy quyền - Proxy-Call State Control Function
(P-CSCF): Đây là điểm truy nhập đầu tiên của IMS. Thực thể này nằm trong cùng
một mạng với GGSN . Chức năng cơ bản của thực thể này là chọn I-CSCF phù hợp
trong mạng thường trú của th bao. Ngồi ra, nó cũng thực hiện một số tính năng nội
bộ (vd: đọc số nhận thuê bao, xác định chính sách QoS..).
 CSCF tham vấn - Interrogating-CSCF (I-CSCF): Đây là phần tử chức năng cổng giao
tiếp chính của IMS trong mạng thường trú. Phần tử này có chức năng chọn S-CSCF
phù hợp để phục vụ cho thuê bao (chức năng này được thực hiện với sự trợ giúp của
HSS).
 SCSCF phục vụ - Serving-CSCF (S-CSCF): Phần từ này thực hiện việc xử lý phiên
truyền dẫn: xử lý các yêu cầu SIP, thực hiện các công việc phù hợp (như: yêu cầu
mạng thường trú và tạm trú thiết lập các kênh mang) và chuyển tiếp yêu cầu đó tới SCSCF / mạng IP bên ngoài của thuê bao đầu bên kia (khi cần). Một S-CSCF có thể
cung cấp một số dịch vụ nhất định.
 Các thực thể và chức năng liên mạng khơng được thể hiện trên Hình 1.3. Các thực thể
này được chuẩn hóa để thực hiện chức năng kết nối IMS với các mạng truyền thống
(PSTN, GSM, GSM+GPRS, UMTS….) bao gồm các thực thể như: BGCF, IMSMGW... Lưu ý: từ phiên bản Release 5 trở đi, chức năng HLR được gọi là "HSS"
(Home Subscriber Server) để thể hiện rằng cơ sở dữ liệu này không chỉ chứa các số
liệu liên quan đến vị trí mà cịn chứa các số liệu đăng ký như: danh sách các dịch vụ
có thể sử dụng của thuê bao và các tham số liên quan khác.
Trình tự làm việc của hệ thống mạng lõi có IMS: Đầu tiên, thiết lập kênh mang trong
miền PS (ngữ cảnh PDP trong mạng GPRS) để sử dụng truyền tải báo hiệu IMS giữa UE và
S-CSCF. Sau khi thỏa thuận, các kênh mang miền PS khác được thiết lập giữa UE và đầu

cuối tham gia thông tin để truyền tải số liệu tạo ra bởi ứng dụng IMS.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Trang-21-

1.1.3 Các vấn đề liên quan đến mã hóa và dịch vụ hội thoại
Trong IMS, có tính năng được thực hiện nhằm đảm bảo các dịch vụ hội thoại đa
phương tiện có thể được cung cấp trong miền PS. Tính năng này định nghĩa các bộ chuyển
mã cần thiết và các phần tử được sử dụng trong dịch vụ hội thoại đa phương tiện di động PS.
Tiêu chuẩn TS 26.235 chứa một bộ các bộ mã hóa mặc định sử dụng cho các ứng
dụng đa phương tiện hội thoại PS trong hệ thống IMS. Việc thông tin âm thanh và hình ảnh
cũng được chuẩn hóa. Các ứng dụng đề suất là các ứng dụng yêu cầu trễ thấp và tính năng
thời gian thực.
Tiêu chuẩn TS 26.236 chứa các giao thức yêu cầu trong 3GPP sử dụng đối với các
dịch vụ đa phương tiện hội thoại PS dựa trên IMS. IMS là một phân hệ chứa các dịch vụ đa
phương tiện hội thoại IP; cấu trúc của các dịch vụ này, các thủ tục xử lý tính năng phương
tiện và thủ tục điều khiển cuộc gọi được định nghĩa trong tiêu chuẩn TS 24.229, và dựa trên
giao thức SIP (được 3GPP chấp thuận sử dụng).
Từng loại phương tiện được mã hóa độc lập và đóng gói trong các gói Giao thức thời
gian thực- Real Time Protocol (RTP) phù hợp. Sau đó, những gói này sẽ được truyền từ đầu
cuối đến đầu cuối trong các gói UDP trên kết nối IP thời gian thực đã được thỏa thuận và
được thực hiện giữa các đầu cuối trong thời gian phiên truyền SIP (thủ tục này được định
nghĩa trong tiêu chuẩn TS 24.229).
Các UE hoạt động trong IMS cần được hỗ trợ mã hóa/ giải mã và thực hiện các chức
năng đóng/mở gói. Các chức năng logic liên quan đến các luồng lưu lượng được xử lý tại lớp
phiên SIP và việc đồng bộ giữa các phương tiện ở thiết bị thu đuợc thực hiện nhờ sử dụng
các nhãn thời gian RTP.

1.2 VỊ TRÍ- VAI TRỊ IMS TRONG THƠNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ MỚI.
1.2.1 Cấu trúc chức năng của mạng NGN di động
Cấu trúc mạng NGN-mobile được xây dựng dựa trên hai nguyên tắc cơ bản:
 Hội tụ thoại và dữ liệu: sử dụng cùng một công nghệ, cùng một mạng cho cả hai dịch
vụ thoại và dữ liệu.
 Phân tách các lớp: tách chức năng chuyển mạch và chức năng xử lý cuộc gọi.
Trong phần này, chúng ta phân tích mơ hình chức năng của mạng NGN-Mobile.
Trong đó, các phần tử chức năng có thể là một phần tử vật lý, được tích hợp bên trong phần
tử vật lý hoặc được phân bố trên một số phần tử vật lý.
Về cơ bản mơ hình chức năng của mạng NGN- Mobile có thể được cho trên Hình 1.4.
Trong mơ hình này, mạng NGN- Mobile được chia thành các phân lớp cơ bản: lớp truy nhập,
lớp truyền tải, lớp điều khiển và lớp ứng dụng. Mỗi phân lớp có chứa một số phần tử chức
năng cơ bản như: máy chủ cuộc gọi (Call Sever, MSC Server) hay còn gọi là Chuyển mạch

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Trang-22-

mềm (SoftSwitch), Cổng truy nhập (Media Gateway), Cổng báo hiệu (Signalling Gateway)
và Máy chủ dịch vụ (Feature Server).

Hình 1.4. Cấu trúc phân lớp của mạng NGN- Mobile. [1]
1.2.2 Các chức năng cơ bản của IMS trong hệ thống NGN di động [5]
Cấu trúc NGN di động đựa trên phiên bản 3GPP R4 với việc sử dụng phần tử điều
khiển cuộc gọi Call server là Softswitch ở lớp điều khiển cuộc gọi được thể hiện trên Hình
1.4. Khi phiên bản IMS đầu tiên (ứng với 3GPP R5) được triển khai trong cấu trúc này. Về
cơ bản các phần tử chức năng chính (CSCF) của IMS sẽ thực hiện việc xử lý cuộc gọi tại lớp
điều khiển. Ngồi ra, trong IMS cịn có một số phần tử chức năng khác hỗ trợ kết nối với các
hệ thống mạng hiện có và các hệ thống IMS khác. Lớp chuyển tải vẫn tận dụng cấu trúc

mạng cũ (như các phần tử SGSN/GGSN). Bên cạnh đó, các máy chủ ứng dụng SIP (thuộc
lớp ứng dụng) cũng là những thành phần không thể thiếu được trong cấu trúc hệ thống IMS.
Như vậy, IMS sẽ đem đến những thay đổi trong cấu trúc mạng cũ chủ yếu tại lớp điều khiển
và lớp ứng dụng.
Các chức năng cơ bản của IMS tại lớp điều khiển và lớp ứng dụng trong cấu trúc IMS
bao gồm:
 Điều phối và quản lý phiên Multimedia: IMS sử dụng giao thức SIP để điều phối
và quản lý phiên multimedia. IMS về bản chất là một mạng SIP di động được thiết kế
để hỗ trợ chức năng này, trong đó IMS hỗ trợ định tuyến, định vị mạng, và các chức
năng đánh địa chỉ. Khác với miền chuyển mạch kênh CS và miền chuyển mạch gói
PS, miền IMS cho phép thiết lập bất kỳ loại phiên media nào (ví dụ, voice, video,
text,...). Nó cũng cho phép bộ tạo dịch vụ kết hợp các dịch vụ từ miền CS và miền PS

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Trang-23-

trong cùng một phiên, và cũng có thể hiệu chỉnh các phiên này một cách mềm dẻo và
linh hoạt, ví dụ thêm tính năng video vào phiên thoại hiện có.
 Quản lý phiên truyền dẫn di động: Cấu trúc căn bản của IMS cho phép hỗ trợ các
dịch vụ truyền thơng IP di động thơng qua khả năng IMS tìm các user khác trong
mạng và sau đó thiết lập một phiên thơng tin với user đó. Các phần tử quan trọng của
IMS cho phép quản lý di động là CSCF (Call Session Control Function) và HSS
(Home Subscriber Server). HSS giữ toàn bộ dữ liệu căn bản về thuê bao và cho phép
các user (hoặc các server) tìm và liên lạc với các user đầu cuối khác. CSCF về cơ bản
là một proxy, nó hỗ trợ việc thiết lập và quản lý các phiên và chuyển tiếp các bản tin
giữa các mạng IMS.
 Chất lƣợng dịch vụ: IMS cung cấp một giải pháp hiệu quả và được chuẩn hoá cho
các nhà khai thác muốn triển khai dịch vụ di động IP thời gian thực khơng lãng phí tài

ngun truyền dẫn nhưng vẫn đảm bảo sự hài lòng của khách hàng về dịch vụ. Trong
mạng IP thông thường, truyền tải IP luôn luôn cố gắng tối đa để đảm bảo băng thông
dịch vụ yêu cầu, người ta thường gọi là ―best-effort‖, tuy nhiên, trong thực tế khơng
có bất kỳ sự đảm bảo tuyệt đối nào. Chức năng đảm bảo QoS ―thông minh‖ trong
mạng IP di động được chuẩn hoá cho IMS được biết dưới tên gọi PDF (Policy
Decision Function). PDF điều khiển và tương tác với mạng chuyển mạch gói IP
(thơng qua giao diện Go với GGSN).
 Thực thi, điều khiển và tƣơng tác dịch vụ: Trong các miền CS và PS, việc thực thi
dịch vụ được điều khiển bởi các ứng dụng phức tạp, làm giảm tính trong suốt tổng thể
của dịch vụ. IMS khắc phục vấn đề này bằng cách : Khi một người sử dụng đăng ký
vào mạng IMS của nhà khai thác mạng di động (MNO), hồ sơ phục vụ thuê bao SSP
(Subscriber Service Profile) của anh ta được CSCF tải về từ HSS. SSP chứa một số
lượng rất lớn thông tin liên quan đến dịch vụ của mỗi người sử dụng đầu cuối và cho
phép CSCF thực hiện:
- Xác định những dịch vụ cần được thực thi, dựa vào việc lọc tham số từ SSP.
- Quyết định thứ tự trong đó có nhiều dịch vụ được thực thi (nếu có)
- Quyết định địa chỉ của các một hoặc nhiều server ứng dụng sẽ thực thi dịch vụ
của người sử dụng đầu cuối yêu cầu.
- Thông báo cho các server ứng dụng về thứ tự trong đó những dịch vụ nào sẽ
được thực thi trong trường hợp có nhiều dịch vụ cần được thực hiện trong mỗi
server ứng dụng. Cho phép các MNO sử dụng IMS như platform cơ sở hạ tầng
tái sử dụng bằng cách cho phép chúng điều khiển và quản lý một cách hiệu
quả các quá trình lọc, thực thi tương tác dịch vụ.
 Kết nối với bên thứ ba: IMS cung cấp kiến trúc chuẩn cho phép triển khai dịch vụ IP
tiên tiến. Nhiều loại dịch vụ IMS có thể được phát triển một cách độc lập và tại thời

LUAN VAN CHAT LUONG download : add


Trang-24-

điểm sử dụng các tính năng chung của kiến trúc IMS. Khả năng này cho phép linh
hoạt việc tích hợp dịch vụ cũng như hoạt động liên mạng bao gồm cả chức năng
roaming tự động.

1.3 CẤU TRÚC IMS THEO TIÊU CHUẨN 3GPP [12]
1.3.1 Kết nối IP
Yêu cầu cơ bản đối với một cấu trúc IMS là các thiết bị phải được hỗ trợ kết nối IP để
truy nhập hệ thống. Các ứng dụng ngang hàng yêu cầu kết nối đầu cuối (end to end). Mà sự
kết nối này có thể dễ dàng đạt được với IP phiên bản 6 (IPv6) trở lên. Vì thế, 3GPP quan tâm,
nghiên cứu vấn đề IMS hỗ trợ IPv6 [3GPP TS 23.221]. Tuy nhiên, những hệ thống IMS triển
khai trong thời gian đầu vẫn có thể sử dụng ở IPv4. 3GPP đã đưa ra các yêu cầu về phiên bản
IP nào sẽ được sử dụng ở IMS trong báo cáo [3GPP TR 23.981].
Kết nối IP có thể đạt được từ mạng thường trú hoặc mạng tạm trú. Trên Hình 1.5 phần
bên trái thể hiện trường hợp thiết bị thuê bao (UE) được cấp địa chỉ IP từ một mạng tạm trú.
Trong mạng UMTS, phân hệ truy nhập vô tuyến (RAN), Nút hỗ trợ dịch vụ GPRS (SGSN)
và Nút hỗ trợ cổng GPRS (GGSN) nằm trong mạng tạm trú khi một thuê bao chuyển vùng
(roamming) đến mạng này. Phần bên phải thể hiện trường hợp UE được cấp địa chỉ IP từ
mạng thường trú. Trong mạng UMTS, RAN và SGSN nằm trong mạng tạm trú.
Như vậy, chúng ta cần lưu ý rằng thuê bao có thể chuyển vùng và thực hiện kết nối IP với
mạng thường trú. Điều này sẽ cho phép thuê bao sử dụng các dịch vụ IMS ngay cả khi họ
đang chuyển vùng ở nơi khơng có mạng IMS nhưng vẫn hỗ trợ kết nối IP. Về lý thuyết thì có
thể triển khai một mạng IMS ở một vùng đơn lẻ và dùng việc chuyển vùng GPRS để kết nối
khách hàng tới mạng thường trú..

Hình 1.5. Các tùy chọn kết nối IMS khi thuê bao chuyển mạng (roamming).[3]

LUAN VAN CHAT LUONG download : add