đồ án : Nghiên cứu các giải pháp phát triển IPTV trên IMS-NGN

Đồ án tốt nghiệp Đại học Mục lục
MỤC LỤC
MỤC LỤC i
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ ii
CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT iv
LỜI NÓI ĐẦU viii
Chương 1 : KIẾN TRÚC IMS 1
Chương 2 : CÔNG NGHỆ IPTV 26
Chương 3 :CÁC GIẢI PHÁP PHÁT TRIỂN IPTV TRÊN IMS-NGN 39
KẾT LUẬN 90
TÀI LIỆU THAM KHẢO 91
Bùi Thị Vân Anh – lớp Đ04VT1 i
Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục hình vẽ
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ
Hình 1-1: Các tuỳ chọn kết nối IMS khi người dùng đang chuyển vùng 3
Hình 1-2: Kiến trúc phân lớp IMS 8
Hình 1-3: Báo hiệu SIP từ đầu cuối đến đầu cuối 10
Hình 1-4: Kiến trúc tổng quan của 3GPP IMS 13
Hình 1-5: Cấu trúc của HSS 14
Hình 1-6: Kiến trúc P-CSCF nằm ở mạng khách 20
Hình 1-7: Kiến trúc P-CSCF nằm ở mạng nhà 20
Hình 2-8: Kiến trúc đơn giản của hệ thống IPTV end-to-end 27
Hình 2-9: Mô hình kiến trúc hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV 28
Hình 2-10: Các giao thức truyền/phát dịch vụ IPTV tới khách hàng 30
Hình 3-11: Các bước phát triển chính của IPTV 39
Hình 3-12: Kiến trúc IPTV trên nền IMS-NGN của TISPAN 42
Hình 3-13: Kiến trúc dịch vụ trên nền IMS 48
Hình 3-14: Kiến trúc dịch vụ đơn giản dựa trên IMS 54
Hình 3-15: Thủ tục khởi động UE 56
Hình 3-16: Kết nối và lựa chọn dịch vụ IPTV trong chế độ Pull 57
Hình 3-17: Kết nối và lựa chọn dịch vụ IPTV trong chế độ Push 58

Hình 3-18: Thiết lập phiên quảng bá 59
Hình 3-19:Quá trình SCF thiết lập kênh phân phối nội dung 60
Hình 3-20: Quá trình UE thiết lập kênh phân phối nội dung 61
Hình 3-21: Điều chỉnh phiên BC được thiết lập bởi UE 62
Hình 3-22: Điều chỉnh phiên BC thiết lập bởi SCF 63
Hình 3-23: Giải phóng phiên quảng bá bởi UE 64
Hình 3-24: Giải phóng phiên quảng bá bởi SCF 64
Hình 3-25: Chuyển mạch kênh TV quảng bá 65
Hình 3-26: Luồng báo hiệu cho việc thiết lập trick play của kênh broadcast 66
Hình 3-27: Thiết lập phiên CoD 67
Hình 3-28: Luồng báo hiệu phiên CoD từ MF 69
Hình 3-29: Báo hiệu phiên CoD từ UE 70
Hình 3-30: Sửa đổi phiên CoD thiết lập bởi UE 70
Hình 3-31: Sửa đổi phiên CoD thiết lập bởi MF 72
Bùi Thị Vân Anh – lớp Đ04VT1 ii
Đồ án tốt nghiệp Đại học Danh mục hình vẽ
Hình 3-32: Sửa đổi kênh phân phối nội dung từ UE 73
Hình 3-33: Sửa đổi kênh phân phối nội dung từ MF 74
Hình 3-34: Giải phóng phiên CoD thiết lập bởi UE 74
Hình 3-35: Giải phóng phiên CoD thiết lập bởi SCF 75
Hình 3-36: Giải phóng phiên CoD thiết lập bởi MF 76
Hình 3-37: Báo hiệu chp PRV sử dụng yêu cầu Impulsive 77
Hình 3-38: Báo hiệu chp PRV sử dụng yêu cầu Off-line 78
Hình 3-39: Kiến trúc tham chiếu IMS-NGN-based IPTV của Fokus 80
Hình 3-40: Kiến trúc triển khai 83
Hình 3-41: Client đa phương tiện IMS 84
Hình 3-42: Sơ đồ chuỗi các hoạt động thông báo cá nhân 85
Hình 3-43: Sơ đồ mạng dịch vụ IPTV 86
Hình 3-44: IPTV trên nền IMS và MBMS 87
Bùi Thị Vân Anh – lớp Đ04VT1 iii

Đồ án tốt nghiệp Đại học Các thuật ngữ viết tắt
CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
Từ viết
tắt
Tên đầy đủ Ý nghĩa
A
AKA Authentication and Key
Agreement
Nhận thực và đồng thuận khoá
ARPU Average Revalue per Unit Lợi nhuận trung bình trên 1 thuê bao
AS Application Server Máy chủ ứng dụng
AUC Authentication Centre Trung tâm nhận thực
AVP Attribute Value Pair Cặp giá trị thuộc tính
B
BC Broadcast Quảng bá
BGCF Breakout Gateway Control
Function
Chức năng điều khiển cổng thoát
BSS/OSS Billing and Operation System Hệ thống vận hành và tính cước
C
CAPEX Capability Expensive Chi phí công suất
CCF Charging Collection Function Chức năng tính cước
CMF Content Manage Function Chức năng quản lý nội dung
COPS Common Open Policy Service Dịch vụ chính sách mở thông thường
CSCF Call Session Control Function Chức năng điều khiển phiên cuộc gọi
D
DNS Domain Name System Hệ thống tên miền
DSL Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số
DVB Digital Video Broadcasting Phát quảng bá hình ảnh số
DVMRP Distance Vector Multicast Routing

Protocol
Giao thức định tuyến multicast theo
vector khoảng cách
E
EPG Electronic Programming Guides Các chỉ dẫn lập trình điện tử
ESP Encapsulation Security Payload Tải tin bảo mật đóng gói
G
GARP Generic Attribute Registration
Protocol
Giao thức đăng ký thuộc tính chung
GGSN Gateway GPRS Support Node Nút hỗ trợ GPRS cổng
H
HDTV High-Definition Television Truyền hình có độ phân giải cao
HSS Home Subscriber Server Máy chủ thuê bao nhà (địa phương)
HTTP Hyper Text Transfer Protocol Giao thức truyền siêu văn bản
I
Bùi Thị Vân Anh – lớp Đ04VT1 iv
Đồ án tốt nghiệp Đại học Các thuật ngữ viết tắt
I-CSCF Interrogating-CSCF CSCF truy vấn
IETF Internet Engineering Task Force Lực lượng đặc trách kỹ thuật Internet
IGMP Internet Group Management
Protocol
Giao thức quản lý nhóm Internet
IMS IP Multimedia Subsystem Phân hệ đa phương tiện IP
IMSI International Mobile Subscriber
Identifier
Bộ nhận dạng thuê bao di động quốc
tế
IPTV Internet Protocol Television Truyền hình qua giao thức Internet
IPTVCD IPTV Customer Device Thiết bị khách hàng IPTV

M
MAP Mobile Application Part Phần ứng dụng di động
MBMS Multimedia Broadcast Muticast
Service
Dịch vụ multicast/broadcast đa
phương tiện
MCF Media Control Function Chức năng điều khiển phương tiện
MDF Media Delivery Function Chức năng phân phối phương tiện
MGCF Media Gateway Control Function Chức năng điều khiển cổng phương
tiện
MGF Media Gateway Function Chức năng cổng phương tiện
MLD Multicast Listener Discovery Phát hiện người nghe Multicast
MPR Multicast Routing Protocol Giao thức định tuyến multicast
MRFC Media Resource Function
Controller
Bộ điều khiển chức năng tài nguyên
phương tiện
MRFP Media Resource Function
Processor
Bộ xử lý chức năng tài nguyên
phương tiện
MRP Multicast Registration Protocol Giao thức đăng ký Multicast
MSC Mobile Switching Centre Trung tâm chuẩn mạch di động
MSCF Multimedia Service Control
Function
Chức năng điều khiển dịch vụ đa
phương tiện
N
NAS Network Access Server Máy chủ truy nhập mạng
NASS Network Attachment Subsystem Phân hệ gắn với mạng

NAT Network Address Translation Chức năng phiên dịch địa chỉ mạng
O
OCS Open Charging System Hệ thống tính cước online
OMA Open Mobile Alliance Khối liên minh di động mở
OPEX Operation Expensive Chi phí vận hành
OSPF Open Shortest Path First Ưu tiên đường ngắn nhất mở
P
P-CSCF Proxy-CSCF CSCF đại diện
PDA Personal Digital Assistant Thiết bị số cá nhân
Bùi Thị Vân Anh – lớp Đ04VT1 v
Đồ án tốt nghiệp Đại học Các thuật ngữ viết tắt
PDF Policy Decision Function Chức năng quyết định chính sách
PEP Policy Enforcement Point Điểm tuân theo chính sách
PIM Protocol Independent Multicast Multicast độc lập giao thức
PRV Private Video Recorder Bộ ghi hình cá nhân
R
RACF Resource Admission and Control
Function
Chức năng điều khiển và cho phép tài
nguyên
RACS Resource Admission and Control
Subsystem
Phân hệ điều khiển và cho phép tài
nguyên
RNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến
RTSP Real Time Streaming Protocol Giao thức luồng thời gian thực
RTP Real-time Transport Protocol Giao thức truyền tải thời gian thực
S
SBLP Service-based Local Policy Chính sách vùng theo dịch vụ
SCF Service Control Function Chức năng điều khiển dịch vụ

SCIM Service Capability Interaction
Manager
Quản lý tương tác tiềm năng dịch vụ
S-CSCF Serving-CSCF CSCF phục vụ
SDF Service Discovery Function Chức năng phát hiện dịch vụ
SDP Session Description Protocol Giao thức mô tả phiên
SDP Source Discovery Protocol Giao thức phát hiện tài nguyên
SDS Service Discovery and Selection Phát hiện và lựa chọn dịch vụ
SEG Security Gateway Cổng an ninh
SLF Subscription Location Function Chức năng định vị thuê bao
SMF Service Manager Function Chức năng quản lý dịch vụ
SGSN Serving GPRS Support Node Nút hỗ trợ GPRS phục vụ
SGW Signalling Gateway Cổng báo hiệu
SIP Session Initiation Protocol Giao thức thiết lập phiên
SSF Service Selection Function Chức năng lựa chọn dịch vụ
SSF Service Switching Function Chức năng chuyển mạch dịch vụ
STB Set-Top-Box Hộp mã hóa
T
THIG Topology Hiding Inter-network
Gateway
Cổng liên mạng ẩn giao thức
TRCF Transport Resource Control
Function
Chức năng điều khiển truyền tải tài
nguyên
TISPAN Telecoms & Internet converged
Services and Protocols for
Advanced Networking
Các giao thức và các dịch vụ Viễn
thông và Internet cho các mạng tiên

tiến
U
Bùi Thị Vân Anh – lớp Đ04VT1 vi
Đồ án tốt nghiệp Đại học Các thuật ngữ viết tắt
UPSF User Profile Server Function Chức năng quản lý hồ sơ người dùng
URI Uniform Resource Identifier Nhận dạng tài nguyên hợp nhất
Bùi Thị Vân Anh – lớp Đ04VT1 vii
Đồ án tốt nghiệp Đại học Lời nói đầu
LỜI NÓI ĐẦU
Những năm gần đây, công nghệ thông tin ảnh hưởng mạnh đến các lĩnh vực giải trí
như điện ảnh, phát thanh, truyền hình. Nền tảng IP, sự phát triển của các công nghệ truy
cập băng rộng đặt ra yêu cầu và cũng là động lực để các nhà công nghệ tìm ra giải pháp
hiệu quả nhất tận dụng các hệ thống mạng để mang đến cho người xem càng nhiều càng
tốt những sản phẩm giải trí chất lượng và tiện lợi. Nhiều công nghệ mạng và công nghệ
chuyển mạch đã được phát triển, đặt biệt là công nghệ IPTV - truyền hình qua giao thức
Internet, đã đáp ứng được phần nào nhu cầu và thị hiếu ngày càng cao của người dùng.
Hiện nay các nhà khai thác mạng đã bắt đầu đầu tư vào việc nghiên cứu và triển khai dịch
vụ IPTV trên nền IMS-NGN để mở rộng hơn khả năng đáp ứng dịch vụ này.
Đứng trước xu hướng này, việc tìm hiểu các vấn đề về công nghệ IPTV, IMS và đặc
biệt là sự triển khai của IPTV trên nền IMS-NGN hay còn gọi bằng thuật ngữ “IMS-
NGN-based IPTV” là vấn đề quan trọng đối với sinh viên. Nhận thức về điều đó, đồ án
tốt nghiệp “Nghiên cứu các giải pháp phát triển IPTV trên IMS-NGN” giới thiệu về quá
trình chuẩn hoá cũng như các giải pháp công nghệ mạng của tổ chức chuẩn hoá TISPAN
và một số tổ chức khác về IPTV trên IMS-NGN và một số dịch vụ ứng dụng trên thực tế
của nó. Bố cục đồ án gồm 3 chương:
 Chương 1: Giới thiệu về kiến trúc phân hệ IMS.
 Chương 2: Giới thiệu về công nghệ IPTV.
 Chương 3: Các giải pháp phát triển IPTV trên IMS-NGN.
IMS-NGN-based IPTV là một công nghệ tương đối mới mẻ, việc tìm hiểu về các vấn
đề của IMS-NGN-based IPTV đòi hỏi phải có kiến thức sâu rộng và lâu dài. Do vậy đồ án

không tránh khỏi những sai sót. Em rất mong nhận được sự phê bình, góp ý của các thầy
cô và các bạn.
Em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS. Lê Nhật Thăng, người đã tận tình hướng dẫn
em trong suốt quá trình làm đồ án này.
Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong Khoa Viễn thông 1, Học viện Công
nghệ Bưu chính Viễn thông đã giúp đỡ em trong thời gian qua.
Xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè và người thân – những người đã giúp đỡ động
viên tôi trong quá trình học tập.
Bùi Thị Vân Anh – lớp Đ04VT1 viii
Đồ án tốt nghiệp Đại học Kiến trúc IMS
Chương 1 : KIẾN TRÚC IMS
1.1 Giới thiệu chung
Phân hệ đa phương tiện IP - 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 tạo điều
kiện cho các hệ thống mạng khác nhau có thể tương vận (interoperability) với nhau.
Quá trình chuẩn hóa IMS
IMS được định hình và phát triển bởi diễn đàn công nghiệp 3G.IP, thành lập năm
1999. Kiến trúc ban đầu của IMS được xây dựng bởi 3G.IP và sau đó đã được chuẩn hóa
bởi 3GPP (3rd Generation Partnership Project) trong Release 5 công bố tháng 3 năm
2003. Trong phiên bản đầu tiên này, mục đích của IMS là tạo thuận lợi cho việc phát
triển và triển khai dịch vụ mới trên mạng thông tin di động. Tiếp đến, tổ chức chuẩn hóa
3GPP2 đã xây dựng hệ thống CDMA2000 Multimedia Domain (MMD) nhằm hỗ trợ các
dịch vụ đa phương tiện trong mạng CDMA2000 dựa trên nền 3GPP IMS. Trong Release
6 của 3GPP IMS, cùng với khuynh hướng tích hợp giữa mạng tế bào và mạng WLAN,
mạng truy nhập WLAN đã được đưa vào như một mạng truy nhập bên cạnh mạng truy
nhập tế bào.
IMS khởi đầu như một chuẩn cho mạng vô tuyến. Tuy nhiên, cộng đồng mạng hữu

tuyến, trong quá trình tìm kiếm một chuẩn thống nhất, sớm nhận thấy thế mạnh của IMS
cho truyền thông hữu tuyến. Khi đó ETSI đã mở rộng chuẩn IMS thành một phần của
kiến trúc mạng thế hệ tiếp theo NGN mà họ đang xây dựng. Tổ chức chuẩn hóa TISPAN
trực thuộc ETSI, với mục đích hội tụ mạng thông tin di động và Internet, đã chuẩn hóa
IMS như một hệ thống con của NGN. Kết hợp với TISPAN, trong Release 7 của IMS,
việc cung cấp dịch vụ IMS qua mạng cố định đã được bổ sung. Năm 2005, phiên bản
Release 1 của TISPAN về NGN được coi như một sự khởi đầu cho hội tụ cố định-di
động trong IMS. Gần đây, 3GPP và TISPAN đã có được một thỏa thuận để cho ra phiên
bản Release 8 của IMS với một kiến trúc IMS chung, có thể hỗ trợ các kết nối cố định và
các dịch vụ như IPTV.
Bùi Thị Vân Anh – lớp Đ04VT1 1
Đồ án tốt nghiệp Đại học Kiến trúc IMS
Đa phần các giao thức sử dụng trong IMS được chuẩn hóa bởi IETF, điển hình nhất là
giao thức tạo phiên SIP. Rất nhiều các phát triển và cải tiến của SIP để hỗ trợ các chức
năng theo yêu cầu của hệ thống IMS đã được đề nghị và chuẩn hóa bởi IETF như SIP hỗ
trợ tính cước, bảo mật v.v. Bên cạnh IETF và TISPAN, một tổ chức chuẩn hóa khác mà
3GPP hợp tác chặt chẽ trong việc phát triển IMS là Liên minh di động mở OMA nhằm
phát triển các dịch vụ trên nền IMS. Một trong những dịch vụ do OMA phát triển là Push-
to-Talk over Cellular (PoC) hay OMA SIMPLE Instant Messaging.
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 thể, IMS là một mạng phủ (overlay), phân phối dịch vụ trên nền hạ tầng chuyển
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 thông 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 trò 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.
1.2 Các yêu cầu về kiến trúc IMS
1.2.1 Kết nối IP
Một yêu cầu cơ bản đặt ra là mỗi client phải có kết nối IP tới các dịch vụ truy nhập.
Bùi Thị Vân Anh – lớp Đ04VT1 2
Đồ án tốt nghiệp Đại học Kiến trúc IMS
Kết nối IP có thể được tạo ra từ mạng địa phương (home network) hoặc mạng tạm trú
(visited network). Phần bên trái của hình 1.1 biểu diễn một tùy chọn trọng đó thiết bị
người dùng đạt được địa chỉ IP từ mạng tạm trú. Trong mạng UMTS, điều này có nghĩa là
mạng truy nhập vô tuyến (RAN), node hỗ trợ GPRS phục vụ (SGSN) và node hỗ trợ
GPRS Gateway sẽ được đặt trong mạng tạm trú khi trong mạng có sự chuyển vùng của
người dùng. Phần bên phải của hình biểu diễn một tuỳ chọn trong đó thiết bị người dùng
lấy địa chỉ IP từ mạng địa phương. Trong mạng UMTS, điều này nghĩa là RAN và SGSN
được đặt trong mạng tạm trú khi mạng này có sự chuyển vùng của người dùng. Dễ dàng
thấy được, khi người dùng được đặt trong mạng địa phương thì tất cả các phần tử cần
thiết và kết nối IP đều nằm trong mạng địa phương.
Hình 1-1: Các tuỳ chọn kết nối IMS khi người dùng đang chuyển vùng.
Cần chú ý rằng một người dùng có thể chuyển vùng và đạt được kết nối IP từ mạng
nhà như trong hình vẽ. Điều này cho phép người dùng sử dụng các dịch vụ IMS mới ngay
cả khi chúng đang chuyển vùng trong một vùng không có mạng IMS nhưng có kết nối IP.
Về lý thuyết thì mạng IMS có thể được triển khai trong một vùng đơn lẻ và sử dụng

chuyển vùng GPRS để kết nối các khách hàng tới mạng địa phương. Nhưng trên thực tế
thì điều này không xảy ra do hiệu suất định tuyến không cao. Tuy nhiên, mô hình triển
khai này rất quan trọng khi các nhà khai thác phát triển lên các mạng IMS hoặc trong pha
ban đầu, khi họ đưa ra các dịch vụ đa phương tiện thời gian thực/ không thực.
1.2.2 Truy nhập độc lập
Bùi Thị Vân Anh – lớp Đ04VT1 3
Đồ án tốt nghiệp Đại học Kiến trúc IMS
Kiến trúc IMS được thiết kế có khả năng truy nhập độc lập sao có thể cung cấp các
dịch vụ IMS qua bất kỳ mạng kết nối IP nào (như GPRS, WLAN, đường thuê bao số truy
nhập băng rộng). 3GPP sử dụng thuật ngữ “mạng truy nhập kết nối IP” đề cập tới tập các
thực thể mạng và các giao diện cung cấp kết nối truyền tải IP lớp dưới giữa các thực thể
UE và IMS.
1.2.3 Đảm bảo chất lượng dịch vụ đối với các dịch vụ đa phương tiện IP
Trên các đường truyền Internet công cộng, khả năng xảy ra trễ rất cao và biến thiên
dẫn đến hiện tượng thất lạc gói tin hoặc các gói tin đến không theo thứ tự Trong IMS
không xảy tình trạng này. Các mạng truy nhập và truyền tải lớp dưới cùng với IMS cung
cấp chất lượng dịch vụ xuyên suốt (end-to-end QoS).
Thông qua IMS, UE đàm phán về dung lượng và gửi các yêu cầu QoS trong suốt quá
trình thiếp lập phiên (SIP). UE có thể đàm phán về các tham số như:
- Loại phương tiện, hướng lưu lượng.
- Tốc độ bit, kích thước gói, tần số truyền tải gói tin.
- Việc sử dụng tải trọng RTP đối với các loại phương tiện.
- Thích ứng băng thông.
Sau khi đàm phán các tham số ở mức ứng dụng, các UE dành trước tài nguyên thích
hợp từ mạng truy nhập. Khi QoS xuyên suốt (end-to-end) được tạo ra, các UE mã hoá và
đóng gói các loại phương tiện riêng rẽ với một giao thức thích hợp (chẳng hạn, RTP) và
gửi các gói phương tiện này tới mạng truy nhập và truyền tải sử dụng giao thức lớp truyền
tải (chẳng hạn, TCP và UDP) qua IP.
1.2.4 Điều khiển chính sách IP để đảm bảo việc sử dụng đúng các tài
nguyên phương tiện

Điều khiển chính sách IP chính là khả năng nhận thực và điều khiển việc sử dụng lưu
lượng sóng mang dựa trên các tham số báo hiệu tại phiên IMS. Để thực hiện được cần sự
tương tác giữa các mạng truy nhập kết nối IP và IMS. Có thể chia phương tiện thiết lập
tương tác thành ba loại khác nhau:
- Phần tử điều khiển chính sách có khả năng xác minh các giá trị được đàm phán
trong báo hiệu SIP sử dụng khi kích hoạt sóng mang cho lưu lượng truyền thông. Nó cho
phép nhà điều hành xác nhận các tài nguyên sóng mang của nó không bị lạm dụng (chẳng
hạn, địa chỉ IP nguồn và đích và băng thông ở mức sóng mang giống với ở việc thiết lập
phiên SIP).
Bùi Thị Vân Anh – lớp Đ04VT1 4
Đồ án tốt nghiệp Đại học Kiến trúc IMS
- Phần tử điều khiển chính sách có hiệu lực khi lưu lượng truyền thông giữa các
điểm đầu cuối của một phiên SIP bắt đầu hoặc kết thúc. Nó ngăn chặn việc sử dụng sóng
mang cho đến khi phiên được thiết lập hoàn toàn và cho phép lưu lượng bắt đầu/ kết thúc
đồng bộ với việc tính cước cho một phiên trong IMS.
- Phần tử điều khiển chính sách có khả năng nhận thông báo khi các dịch vụ mạng
truy nhập kết nối IP điều chỉnh, trì hoãn hay giải phóng sóng mang trong một phiên của
người dùng. Điều này cho phép IMS giải phóng phiên đang diễn ra do người dùng không
ở trong vùng phủ sóng nữa.
1.2.5 Truyền thông an toàn
Bảo mật là một yêu cầu cơ bản và rất cần thiết trong mỗi hệ thống viễn thông và IMS
không phải là một ngoại lệ. IMS tối thiểu cung cấp mức độ bảo mật tương tự các mạng
chuyển mạch kênh và GPRS tương ứng: chẳng hạn, IMS đảm bảo việc nhận thực người
dùng trước khi bắt đầu sử dụng dịch vụ và người dùng có thể yêu cầu sự riêng tư khi tham
gia vào một phiên.
1.2.6 Tổ chức tính cước
Từ phía nhà cung cấp dịch vụ hoặc nhà khai thác thì khả năng tính cước người dùng là
rất quan trong đối với bất kỳ mạng nào. Kiến trúc IMS cung cấp các mô hình tính cước
khác nhau, bao gồm, khả năng tính cước chỉ tính cho bên chủ gọi hoặc tính cước cho cả
chủ gọi và bị gọi dựa trên các tài nguyên được sử dụng ở mức truyền tải. Ở mô hình tính

cước thứ hai, bên chủ gọi sẽ được tính cước hoàn toàn ở phiên IMS: nghĩa là có thể sử
dụng các cơ chế tính cước khác nhau ở mức IMS và truyền tải. Tuy nhiên, nhà khai thác
có thể nhìn thấy thông tin tính cước từ các mức tính cước (dịch vụ và nội dung) IMS và
truyền tải bằng cách thiết lập một điểm tham chiếu điều khiển chính sách.
Do các phiên IMS có chứa các thành phần đa phương tiện (như audio và video) nên nó
cần cung cấp phương tiện tính cước cho thành phần này. Nghĩa là nó có khả năng tính
cước bên bị gọi nếu bên bị gọi sử dụng thêm một thành phần phương tiện mới trong một
phiên. Các mạng IMS khác nhau có thể trao đổi thông tin trên việc tính cước được áp
dụng cho phiên hiện tại.
Kiến trúc IMS hỗ trợ cả hai phương pháp tính cước online và offline. Tính cước online
là quá trình tính cước trong đó thông tin tính cước có thể ảnh hưởng tới dịch vụ trong thời
gian thực và do đó tương tác trực tiếp với quá trình điều khiển phiên/dịch vụ. Trên thực
tế, nhà khai thác có thể kiểm tra tài khoản của người sử dụng trước khi cho phép người sử
Bùi Thị Vân Anh – lớp Đ04VT1 5
Đồ án tốt nghiệp Đại học Kiến trúc IMS
dụng tham gia vào phiên và dừng phiên khi đã tiêu hết toàn bộ thẻ tín dụng. Các dịch vụ
trả trước là các ứng dụng cần phải tính cước online. Tính cước offline là quá trình tính
cước trong đó thông tin tính cước không ảnh hưởng đến dịch vụ trong thời gian thực. Đây
là mô hình truyền thông trong đó thông tin tính cước được tập hợp lại sau một khoảng
thời gian cụ thể, và nhà khai thác sẽ gửi hoá đơn đến khách hàng ở cuối mỗi giai đoạn
này.
1.2.7 Hỗ trợ roaming
Từ quan điểm của người sử dụng thì điều quan trọng là truy nhập được dịch vụ chứ
không quan tâm tới vị trí địa lý. Roaming hỗ trợ việc sử dụng các dịch vụ ngay cả khi
người dùng không nằm trong vùng dịch vụ của mạng địa phương. Có hai trường hợp
Roaming: GPRS roaming và IMS roaming. Ngoài ra còn có IMS CS roaming (roaming
chuyển mạch kênh IMS). GPRS roaming là khả năng truy nhập IMS khi mạng tạm trú
cung cấp RAN và SGSN còn mạng địa phương cung cấp GGSN và IMS. Mô hình IMS
roaming đề cập tới cấu hình mạng trong đó mạng tạm trú cung cấp các kết nối IP (như
RAN, SGSN, GGSN) và điểm đi vào IMS (P-CSCF) còn mạng địa phương cung cấp phần

chức năng IMS còn lại. Ưu điểm chính của mô hình roaming này so với mô hình GPRS
roaming là nó sử dụng tối ưu tài nguyên mặt phẳng người dùng. Roaming giữa IMS và
miền CS CN là roaming liên miền giữa IMS và CS. Khi một người dùng không được
đăng ký hay không thế truy cập vào một miền thì có thể định tuyến một phiên tới miền
khác. Cần phải lưu ý rằng cả miền CS CN và miền IMS đều có các dịch vụ riêng của nó
và không thể sử dụng từ miền khác. Có một số dịch vụ tương đương và có sẵn trong cả
hai miền (ví dụ, VoIP trong IMS và điện thoại tiếng trong CSCN).
1.2.8 Tương tác với các mạng khác
Rõ ràng là IMS không được triển khai đồng thời ở các vùng trên toàn thế giới. Hơn
nữa, người dùng không thể nhanh chóng chuyển đổi các đầu cuối. Điều này đặt ra một
vấn đề về khả năng tiếp cận người dùng mà không quan tâm đến các đầu cuối của họ hay
nơi mà họ sống. Là một kiến trúc và công nghệ mạng truyền dẫn thành công mới, IMS có
thể kết nối tới nhiều rất nhiều người dùng. Do đó IMS hỗ trợ giao tiếp với PSTN, ISDN,
di động và người dùng Internet. Bên cạnh đó, nó có thể hỗ trợ các phiên với các ứng dụng
Internet không được phát triển bởi tổ chức 3GPP.
1.2.9 Mô hình điều khiển dịch vụ
Bùi Thị Vân Anh – lớp Đ04VT1 6
Đồ án tốt nghiệp Đại học Kiến trúc IMS
Các mạng di động 2G sử dụng cơ chế điều khiển dịch vụ tạm trú. Điều này có nghĩa
là, khi một người dùng đang roaming thì một thực thể trong mạng tạm trú sẽ cung cấp các
dịch vụ và điều khiển lưu lượng của người dùng. Thực thể này trong 2G được gọi là trung
tâm chuyển mạch dịch vụ di động tạm trú. Trong thời gian gần đây, Release 5 hỗ trợ cả
hai mô hình điều khiển dịch vụ tạm trú và dịch vụ địa phương. Khi sử dụng cả hai mô
hình này thì những giải pháp kiến trúc tối ưu sẽ bị giảm đi do một số giải pháp đơn giản
không phù hợp với cả hai mô hình này. Sự hỗ trợ cả hai mô hình này cũng mở rộng các
giao thức IETF và tăng các vấn đề liên quan tới việc đăng ký và các luồng phiên. Điều
khiển dịch vụ tạm trú bị drop do nó khá phức tạp và không tạo bất kì giá trị gia tăng đáng
kể nào so với điều khiển dịch vụ địa phương. Điều khiển dịch vụ tạm trú yêu cầu phải có
các mô hình roaming và đa liên hệ giữa các nhà khai thác. Sự phát triển dịch vụ sẽ bị
chậm lại khi cả mạng địa phương và mạng tạm trú cần hỗ trợ các dịch vụ giống nhau.

Thêm vào đó, số lượng các điểm tham chiếu giữa các nhà khai thác với nhau cũng tăng
lên, do đó cần phải đưa ra các giải pháp phức tạp hơn (chẳng hạn, cơ chế bảo mật và tính
cước phức tạp hơn). Do đó, điều khiển dịch vụ địa phương được lựa chọn, điều này có
nghĩa là thực thể truy cập tới cơ sở dữ liệu thuê bao và tương tác trực tiếp với các nền
tảng dịch vụ luôn luôn được cấp phát ở mạng địa phương của người dùng.
1.1.10Phát triển dịch vụ
Tầm quan trọng của việc mở rộng nền tảng dịch vụ và khả năng triển khai nhanh
chóng các dịch vụ mới cho thấy phương pháp chuẩn hoá các tổ hợp các dịch vụ viễn
thông, các ứng dụng và các dịch vụ bổ sung trước đây không lâu nữa sẽ bị loại bỏ. Do đó,
3GPP đang chuẩn hoá dần các dịch vụ. Kiến trúc IMS bao gồm một kết cấu dịch vụ cung
cấp khả năng cần thiết để hỗ trợ các dịch vụ thoai, video, đa phương tiên, nhắn tin, chia sẻ
file, chuyển giao dữ liệu, trò chơi và các dịch vụ bổ sung khác trong IMS.
1.1.11Thiết kế phân lớp
3GPP sử dụng phương pháp thiết kế phân lớp kiến trúc, nghĩa là tách riêng các dịch vụ
sóng mang và truyền tải với mạng báo hiếu IMS và các dịch vụ quản lý phiên.
Trong một số trường hợp, không thể phân biệt được chức năng của các lớp dưới và
lớp trên. Phương pháp phân lớp này nhằm tối thiểu hoá sự phụ thuộc giữa các lớp. Ưu
điểm của nó là giúp đơn giản hoá việc bổ sung các mạng truy nhập mới vào hệ thống sau
đó. Phương pháp này cũng làm tăng tính quan trọng của lớp ứng dụng. Khi các ứng dụng
Bùi Thị Vân Anh – lớp Đ04VT1 7
Đồ án tốt nghiệp Đại học Kiến trúc IMS
được tách ra và các tính năng chung được cung cấp bởi mạng IMS bên dưới thì có thể
chạy cùng các ứng dụng trên UE sử dụng các kiểu truy nhập khác nhau.
Hình 1.2 biểu diễn mô hình kiến trúc phân lớp của IMS, bao gồm 3 lớp chức năng
khác nhau. Lớp đầu tiên là lớp mang, truyền tải dung lượng báo hiệu và các luồng phương
tiện. Lớp này bao gồm các switch, router và các thực thể xử lý phương tiện (ví dụ:
MediaGateway, MediaServer). Như là một lớp truy nhập không phụ thuộc mạng, một
IMS có thể kết nối đến nhiều loại mạng khác nhau.
Lớp thứ hai trong kiến trúc IMS là lớp điều khiển. Bao gồm các phần tử của mạng
báo hiệu (ví dụ: CSCF, HSS, MGCF…) để hỗ trợ điều khiển phiên chung, điều khiển

phương tiện và chức năng điều khiển truy nhập qua các giao thức báo hiệu như SIP,
Diameter, H248. Lớp điều khiển là mạng lõi IMS, nó thực sự điều khiển hiệu quả cho
các thiết bị của người sử dụng kết nối tới nhiều kiểu mạng truy nhập.
Lớp thứ 3 trong kiến trúc IMS là lớp dịch vụ. Lớp này bao gồm các Server ứng dụng
như server ứng dụng SIP, Server truy nhập dịch vụ mở bên thứ 3 và các điểm điều khiển
dịch vụ mở kế thừa. IMS chỉ đạo điều khiển dịch vụ thông qua mạng thuê bao nhà và các
thành phần của mạng báo hiệu được phân phối trong lớp dịch vụ và lớp điều khiển.
Những thuê bao khả thi này có thể nhận dữ liệu cùng loại các dịch vụ trong khi chúng
chuyển giao.
Hình 1-2: Kiến trúc phân lớp IMS
Bùi Thị Vân Anh – lớp Đ04VT1 8
Đồ án tốt nghiệp Đại học Kiến trúc IMS
Khi đưa ra một cấu trúc mạng lõi đơn của một mạng lõi cấu trúc theo chiều ngang
cho bất kỳ một loại mạng truy nhập và dịch vụ khác nhau, kiến trúc phân hệ IMS
mang lại lợi thế xoá bỏ kiến trúc dịch vụ theo chiều dọc truyền thống, mà nó nhân đôi
các chức năng tương tự nhau (ví dụ: điều khiển phiên, tính cước) cho mỗi kiểu truy
nhập và dịch vụ. Kiến trúc phân hệ IMS tạo lập một nguồn tài nguyên chia sẻ hấp dẫn
và cơ hội cho việc tiết kiệm chi phí cho nhà khai thác mạng và nhà cung cấp dịch vụ .
Kiến trúc này sẽ được trình bày chi tiết ở phần 1.4.
1.3 Các giao thức được sử dụng trong IMS
Khi Viện tiêu chuẩn viễn thông của Châu Âu – ETSI phát triển các tiêu chuẩn cho
GSM thì hầu hết các giao thức đều được thiết kế phục vụ cho giao diện vô tuyến và vấn
đề quản lý tính di động của mạng này. Trong đó, ETSI chỉ tái sử dụng một số giao thức
do ITU-T phát triển, hầu hết các giao thức còn lại đều được thiết lập mới hoàn toàn.
Sau này, khi phát triển IMS, 3GPP bắt đầu phân tích các giao thức trong GSM mà
ETSI đã chuẩn hóa. Trên cơ sở đó, 3GPP sử dụng các giao thức có sẵn của các tổ chức
phát triển tiêu chuẩn khác như IETF hay ITU-T. Nhờ thế có thể tận dụng kinh nghiệm của
IETF và ITU-T để thiết kế các giao thức có nhiều ưu điểm, tiết kiệm được thời gian chuẩn
hóa và chi phí phát triển.
1.3.1 Giao thức thiết lập phiên SIP

Giao thức khởi đầu phiên (được định nghĩa trong RFC 3261) được thiết kế để hỗ trợ
việc thiết lập các phiên đa phương tiện giữa các người sử dụng trên mạng IP. Giống như
điều khiển cuộc gọi, mục tiêu của SIP RFC là hỗ trợ các chức năng như di động của
người sử dụng và chuyển hướng cuộc gọi. Giống như RFC 3261, một số các mở rộng
được định nghĩa trong các RFC bổ sung và trong các khởi thảo của IETF về các vấn đề
như: tương tác SIP/PSTN và SIP cho các vản tin tức thời và phát hiện sự có mặt. Hiện
nay SIP hỗ trợ một số dịch vụ cơ bản sau:
 Thiết lập cuộc gọi đa phương tiện.
 Di động người sử dụng.
 Cuộc gọi hội nghị.
 Các dịch vụ bổ sung (giữ cuộc gọi, chuyển hướng cuộc gọi )
 Nhận thực và thanh toán.
 Truyền bản tin thống nhất.
Bùi Thị Vân Anh – lớp Đ04VT1 9
Đồ án tốt nghiệp Đại học Kiến trúc IMS
 Truyền bản tin tức thời và phát hiện sự có mặt.
Mặc dù SIP có thể đảm bảo tất cả các dịch vụ nói trên, R5 hiện nay chưa định nghĩa
các kịch bản cho chúng. Chẳng hạn hội nghị đa phương tiện sẽ chỉ có trong R6. Tuy nhiên
điều này không báo trước rằng nhà khai thác hay nhà cung cấp sẽ đưa ra như một dịch vụ
giá trị gia tăng.
Lợi ích của việc sử dụng SIP làm giao thức báo hiệu chính trong IMS như sau:
• Báo hiệu SIP đầu cuối giữa các người sử dụng IP di động và cố định.
• Có thể cung cấp các dịch vụ giá trị gia tăng cho người sử dụng di động.
• SIP được thiết kế như một giao thức IP, vì thế nó thích hợp tốt với các giao thức IP
và các dịch vụ khác.
• SIP đơn giản và tương đối dễ thực hiện.
• Hiện nay trong R5 SIP cung cấp các khả năng chính đến quản lý các cuộc truyền
thông đa phương tiện sau đây:
- Xác định vị trí hiện thời của người sử dụng đích (nhận phương tiện).
- Xác định xem một người sử dụng có định tham gia phiên hay không?

- Xác định các khả năng đầu cuối người sử dụng.
- Thiết lập và quản lý phiên. Bao gồm: thay đổi các thông số của phiên, yêu cầu các
chức năng để cung cấp các dịch vụ cho một phiên và kết thúc phiên.
Lợi ích được liệt kê đầu tiên trên đây là có tầm quan trọng đặc biệt. Khi các thuê bao
di động bắt đầu sử dụng các dịch vụ dựa trên một hạ tầng IP, chúng có thể muốn thông tin
với các đường Internet cố định. Được mô tả như trong hình vẽ sau đây:
Hình 1-3: Báo hiệu SIP từ đầu cuối đến đầu cuối
Bùi Thị Vân Anh – lớp Đ04VT1 10
Đồ án tốt nghiệp Đại học Kiến trúc IMS
SIP là giao thức chuẩn do IETF đưa ra nhằm mục đích thực hiện một hệ thống có khả
năng truyền qua môi trường mạng IP. Nó được định nghĩa theo mô hình client-server
trong đó các yêu cầu được bên gọi (client) đưa ra và bên bị gọi (server) trả lời nhằm đáp
ứng yêu cầu của bên gọi. SIP sử dụng một số kiểu bản tin và trường khởi đầu giống
HTTP. Về cơ bản SIP là một giao thức hướng văn bản và gần giống với giao thức HTTP
nhưng nó không phải là một sự mở rộng của HTTP. Trong kiến trúc phân hệ IMS giao
thức SIP được sử dụng để thiết lập, duy trì và kết thúc các phiên đa phương tiện trong
mạng lõi trên các giao diện Mg, Mw, Mm, Mi, Mj, và Mk.
1.3.2 Giao thức Diameter
Các chức năng của AAA theo IETF nó bao gồm các chức năng nhận thực trao quyền
và thanh toán cho mạng truy nhập. Dự án 3GPP khuyến nghị sử dụng DIAMETER cung
cấp chức năng thanh toán sau đây trong các phân hệ IMS.
• Hỗ trợ cho IPv6
• Tương thích với RADIUS
• Hỗ trợ đại diện tường minh.
• Mô hình bảo mật thấp.
DIAMETER là một giao thức cơ bản được đưa ra trong lĩnh vực của ứng dụng nhận thực
trao quyền và thanh toán Chúng được thể hiện trong bảng tài liệu về AAA sau:
Giao thức cơ sở DIAMETER không cung câp đầy đủ chức năng AAA mà nó được
phối hợp với những giao thức khác. Ví dụ: Một server truy nhập mạng NAS sẽ đòi hỏi hỗ
trợ giao thức DIAMETER cũng như các ứng dụng truy nhập mạng DIAMETER.

Giao thức cơ sở hỗ trợ quản lý phiên và truyền dẫn các cặp giá trị thuộc tính AVP giữa
các đối tác đồng cấp. Ngoài ra nó cũng đưa ra một nhóm các lệnh cơ sở để xử lý việc tính
cước đơn giản. DIAMETER hỗ trợ làm tăng thêm độ tin cậy bằng việc sử dụng tìm kiếm
động đồng cấp. Một miền sẽ có cấu hình với hai server DIAMETER một dùng cho hoạt
động (Active) và còn lại cho dự phòng (Standby).
Trong IMS, giao thức Diameter được sử dụng để nhận thực trao quyền và thanh toán
đối với người dùng IMS.
SIP được lựa chọn làm báo hiệu trong mạng lõi IMS và giao thức Diameter được sử
dụng cho nhận thực trao quyền và thanh toán. Ngoài hai giao thức cơ bản trên, trên các
giao diện giữa các phần tử mạng lõi IMS với các phần tử ngoài có thể sử dụng một số
giao thức khác H248/MEGACO, giao thức truyền tải thời gian thực RTP, MAP…
Bùi Thị Vân Anh – lớp Đ04VT1 11
Đồ án tốt nghiệp Đại học Kiến trúc IMS
1.4 Kiến trúc phân hệ IMS
Phần này sẽ mô tả các thực thể IMS và các chức năng chính của nó. Các thực thể này
được phân thành 6 loại chính sau: hệ định tuyến và quản lý phiên (CSCFs), cơ sở dữ liệu
(HSS, SLF), các phần tử tương tác (BGCF, MGCF, IMS-MGW, SGW), các dịch vụ
(server ứng dụng, MRFC, MRFP), các thực thể hỗ trợ (THIG, SEG, PDF) và tính cước.
Các chuẩn IMS được thiết lập sao cho các tính năng bên trong của các thực thể mạng
không được chỉ định rõ ràng về chi tiết. Chẳng hạn, Server thuê bao mạng nhà (HSS) có
ba chức năng nội tại: chức năng IMS, các chức năng cần thiết cho miền CS và các chức
năng cần thiết cho miền PS. Các chuẩn 3GPP không mô tả phương thức mà chức năng
IMS tương tác với các chức năng được thiết kế cho chuyển mạch gói PS; thay vào đó,
chúng mô tả các điểm tham chiếu giữa các thực thể và các chức năng được hỗ trợ tai các
điểm tham chiếu đó.
Hình 1.4 là kiến trúc tổng quan của IMS do 3GPP đưa ra, trong đó có một số giao diện
báo hiệu được sử dụng trong IMS (như Mw, Mi…). Tuy nhiên, phần này không kể hết
các giao diện trong IMS mà chỉ đưa ra những giao diện hay gặp nhất (danh sách đầy đủ
các giao diện có trong khuyến nghị TS 23.002 của 3GPP).
Thiết bị đầu cuối IMS được gọi là thiết bị khách hàng UE, có thể kết nối đến mạng

IMS qua một mạng chuyển mạch gói, ví dụ như mạng GPRS.
IMS có thể hỗ trợ cho nhiều loại thiết bị đầu cuối và nhiều phương thức truy nhập
khác nhau. Ví dụ, ngoài máy điện thoại và máy tính cá nhân, thì thiết bị số cá nhân PDA
cũng có thể kết nối đến IMS; bên cạnh phương thức truy nhập bằng liên kết vô tuyến thì
khách hàng vẫn còn có thể sử dụng các phương thức truy nhập khác như WLAN hay
ADSL.
1.4.1 Máy chủ thuê bao mạng nhà (HSS) và thực thể chức năng định vị thuê
bao (SLF)
Về khía cạnh kỹ thuật, máy chủ thuê bao mạng nhà HSS là sự cải tiến từ HLR. Trong
IMS, HSS là trung tâm lưu trữ thông tin của khách hàng, bao gồm tất cả dữ liệu liên quan
đến việc xử lý các phiên đa phương tiện cho khách hàng đó. Những dữ liệu này là thông
tin định vị, thông tin an ninh (gồm thông tin nhận thực và thông tin trao quyền), thông tin
hồ sơ khách hàng (các dịch vụ mà khách hàng đăng ký) và thông tin về S-CSCF được gán
cho mỗi khách hàng.
Bùi Thị Vân Anh – lớp Đ04VT1 12
Đồ án tốt nghiệp Đại học Kiến trúc IMS
Hình 1-4: Kiến trúc tổng quan của 3GPP IMS.
Việc nhận dạng người dùng bao gồm hai loại: nhận dạng người dùng cá nhân và nhận
dạng người dùng công cộng. Nhận dạng người dùng cá nhân là nhận dạng người dùng
được đăng ký bởi nhà khai thác mạng địa phương và được sử dụng cho những mục đích
như đăng ký và nhận thực, trong khi nhận dạng người dùng công cộng là nhận dạng trong
đó các người dùng khác có thể sử dụng để yêu cầu giao tiếp với người dùng đầu cuối. Các
tham số truy nhập IMS được sử dụng để thiết lập phiên và chứa các tham số như nhận
thực người dùng, trao quyền roaming và tên S-CSCF được cấp phát. Thông tin khởi tạo
dịch vụ cho phép thực hiện dịch vụ SIP. HSS cũng cung cấp các yêu cầu người dùng đối
với S-CSCF. Thông tin này được I-CSCF sử dụng để lựa chọn S-CSCF phù hợp nhất đối
với người dùng.
HSS còn chứa một tập con chức năng của trung tâm nhận thực và đăng ký định vị
mạng nhà (HLR/AUC) do miền PS và CS yêu cầu. Cấu trúc của HSS được biểu diễn
trong Hình 1 -5. Giao tiếp giữa các chức năng HSS khác nhau không được chuẩn hoá.

Bùi Thị Vân Anh – lớp Đ04VT1 13
Đồ án tốt nghiệp Đại học Kiến trúc IMS
Hình 1-5: Cấu trúc của HSS.
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. HLR cũng hỗ trợ cho
các thực thể miền CS như MSC hay các server MSC. Nó cho phép thuê bao truy nhập tới
các dịch vụ miền CS và hỗ trợ roaming tới các mạng miền CS GSM/UMTS.
AUC chứa một chìa khoá bí mật cho mỗi thuê bao di động, chìa khoá này dùng để bảo
mật dữ liệu cho thuê bao. Dữ liệu được sử dụng cho việc nhận thực lẫn nhau của IMSI
(nhận dạng thuê bao di động quốc tế) và mạng. Dữ liệu bảo mật cũng được sử dụng để tạo
mật mã và bảo vệ trọn vẹn đường truyền vô tuyến giữa UE và mạng.
Trong một mạng có thể có nhiều HSS tùy vào số lượng thuê bao. Tuy nhiên, tất cả dữ
liệu của một khách hàng phải được lưu trữ trong một HSS duy nhất. Các mạng có từ hai
HSS trở lên thì phải bổ sung thêm một SLF (có chức năng ánh xạ địa chỉ khách hàng đến
HSS). Khi một nút gửi truy vấn đến SLF trong đó có chứa địa chỉ của khách hàng thì nó
sẽ được HSS trả lời toàn bộ thông tin có liên quan đến khách hàng đó. SLF được sử dụng
như một cơ chế cho phép I-CSCF, S-CSCF và AS tìm địa chỉ của HSS trong đó có chứa
dữ liệu thuê bao có chức năng nhận dạng người dùng khi
Cả HSS và SLF đều sử dụng cùng một ứng dụng của giao thức Diameter do IMS chỉ
định.
1.4.2 Thực thể chức năng điều khiển phiên cuộc gọi (CSCF)
Thực thể chức năng điều khiển phiên cuộc gọi (CSCF) thực chất là một máy chủ SIP,
đóng vai trò trung tâm của IMS. CSCF có nhiệm vụ xử lý báo hiệu SIP trong IMS. Người
ta phân CSCF thành ba loại tùy vào chức năng của chúng như sau:
• P-CSCF (Proxy-CSCF).
• I-CSCF (Interrogating-CSCF).
• S-CSCF (Serving-CSCF).
Bùi Thị Vân Anh – lớp Đ04VT1 14
Đồ án tốt nghiệp Đại học Kiến trúc IMS
1.4.2.1 CSCF đại diện

CSCF đại diện (P-CSCF) là điểm kết nối đầu tiên của người dùng trong mạng IMS.
Nếu nhìn từ góc độ của SIP thì P-CSCF hoạt động như một máy chủ đại diện có chức
năng truyền và nhận dữ liệu, tức là tất cả các yêu cầu xuất phát hay kết thúc ở đầu cuối
đều phải truyền qua P-CSCF. P-CSCF còn thực hiện chuyển tiếp các yêu cầu SIP và hồi
đáp cho thiết bị đầu cuối và mạng IMS.
Có thể có một hoặc nhiều P-CSCF trong một mạng. P-CSCF thực hiện các chức năng
sau:
• Chuyển tiếp các yêu cầu SIP REGISTER tới CSCF truy vấn (I-CSCF) dựa trên tên
miền do UE cung cấp.
• Chuyển tiếp các yêu cầu và đáp ứng SIP của UE tới CSCF phục vụ (S-CSCF).
• Chuyển tiếp các yêu cầu và đáp ứng SIP tới UE.
• Phát hiện các yêu cầu thiết lập phiên.
• Tạo thông tin tính cước để gửi cho nút tính cước CCF.
• Bảo vệ toàn vẹn báo hiệu SIP và duy trì liên kết bảo mật giữa UE và P-CSCF.
Chức năng này được cung cấp bởi giao thức bảo mật IPsec và tải tin bảo mật đóng gói
ESP.
• Nén và giải nén các bản tin SIP từ UE. P-CSCF hỗ trợ nén bản tin dựa trên ba
RFC: [RFC3320], [RFC3485] và [RFC3486].
• Chức năng kiểm tra phương tiện. P-CSCF có thể kiểm tra nội dung tải tin giao thức
mô tả phiên (SDP) và kiểm tra xem nó chứa các loại phương tiện hay codec. Khi SDP
không phù hợp với chính sách của nhà khai thác thì P-CSCF sẽ loại bỏ yêu cầu và gửi bản
tin báo lỗi SIP tới UE.
• Duy trì bộ định thời phiên. Các bộ định thời phiên cho phép P-CSCF phát hiện và
giải phóng tài nguyên do các phiên đang bị treo chiếm dụng.
• Tương tác với chức năng quyết định chính sách (PDF). PDF chịu trách nhiệm triển
khai chính sách vùng theo dịch vụ (SBLP). Trong Release 5, PDF là một thực thể logic
của P-CSCF, còn trong Release 6 PDF đứng riêng một mình.
Thông thường một mạng IMS sẽ có nhiều P-CSCF tùy thuộc vào quy mô và độ dư của
mạng (độ dư ở đây chính là sự bố trí các phần tử mạng nhiều hơn so với yêu cầu dành cho
hoạt động với mục đích dự trữ để sử dụng khi cần thiết). Mỗi P-CSCF chỉ phục vụ một số

lượng các đầu cuối IMS nhất định.
Bùi Thị Vân Anh – lớp Đ04VT1 15
Đồ án tốt nghiệp Đại học Kiến trúc IMS
P-CSCF có thể nằm tại mạng khách hay mạng nhà. Trong trường hợp mạng chuyển
mạch gói bên dưới là GPRS thì P-CSCF luôn nằm cùng mạng với GGSN (Gateway
GPRS Support Node), do đó GGSN cũng có thể nằm ở mạng khách hoặc mạng nhà. Các
mạng IMS thế hệ đầu tiên sẽ được thiết kế theo chiều hướng kế thừa các đặc tính của
GPRS, có nghĩa là GGSN và P-CSCF sẽ cùng nằm trên mạng nhà. Trong tương lai, IMS
có thể được cải tiến để cho phép P-CSCF và GGSN cùng nằm ở mạng khách.
1.4.2.2 CSCF truy vấn
CSCF truy vấn (I-CSCF) là một SIP Proxy nằm tại biên giới của vùng quản lý. Địa chỉ
của các I-CSCF trong một miền sẽ được liệt kê trong các bản ghi DNS của miền đó. Khi
muốn xác định bước nhảy tiếp theo cho một bản tin nào đó của thủ tục SIP thì máy chủ
SIP phải biết được địa chỉ của ít nhất là một I-CSCF của miền mà bản tin đó cần đến.
Có thể có nhiều I-CSCF bên trong một mạng. I-CSCF thực hiện các chức năng
sau:
• Liên lạc với HSS để thu được tên của S-CSCF đang phục vụ khách hàng.
• Đăng ký (gán) một S-CSCF dựa trên dung lượng nhận được từ HSS.
• Tạo và gửi thông tin tính cước tới nút tính cước CCF.
• Cung cấp chức năng hiding. I-CSCF có chứa một tính năng gọi là THIG – Cổng
liên mạng che giấu cấu hình. THIG được sử dụng để che cấu hình và dung lượng của
mạng từ phía bên ngoài mạng của nhà khai thác.
Số lượng I-CSCF trong một mạng tùy thuộc vào quy mô và độ dư của mạng đó.
I-CSCF thông thường nằm ở mạng nhà, tuy nhiên trong một số trường hợp đặc biệt
(như khi có thêm chức năng THIG) thì I-CSCF có thể nằm ở mạng khách.
1.4.2.3 CSCF phục vụ
CSCF phục vụ (S-CSCF) là một máy chủ SIP đóng vai trò trung tâm của mặt bằng báo
hiệu với chức năng chủ yếu là điều khiển phiên. Ngoài tư cách là một máy chủ thì S-
CSCF còn hoạt động như một bộ đăng ký SIP, có nghĩa nó chứa một ràng buộc giữa vị trí
khách hàng (là địa chỉ IP của thiết bị đầu cuối nơi khách hàng đăng nhập) và địa chỉ SIP

của bản ghi thuộc về khách hàng đó (còn gọi là nhận dạng chung cho khách hàng).
Có thể có nhiều S-CSCF bên trong mạng. S-CSCF thực hiện các chức năng sau:
• Điều khiển các yêu cầu đăng ký như một register. S-CSCF nhận biết được địa chị
IP của UE và P-CSCF nào đang được UE sử dụng như một điểm truy cập IMS.
Bùi Thị Vân Anh – lớp Đ04VT1 16
Đồ án tốt nghiệp Đại học Kiến trúc IMS
• Nhận thực người dùng bằng cơ chế nhận thực và đồng thuận khoá IMS (AKA)
giữa UE và mạng nhà.
• Tải thông tin người dùng và dữ liệu liên quan đến dịch vụ từ HSS trong suốt quá
trình đăng ký hoặc khi xử lý một yêu cầu tới người dùng không được đăng ký.
• Định tuyến lưu lượng đầu cuối di động tới P-CSCF và định tuyến lưu lượng khởi
xướng từ di động tới I-CSCF, thực thể chức năng điều khiển cổng thoát BGCF) hay máy
chủ ứng dụng (AS).
• Thực hiện chức năng điều khiển phiên. S-CSCF có thể hoạt động giống như một
máy chủ đại diện.
• Tương tác với các nền tảng dịch vụ.
• Phiên dịch số E.164 tới URI dùng để nhận dạng tài nguyên hợp nhất sử dụng cơ
chế phiên dịch hệ thống tên miền (DNS). Chức năng này là cần thiết do việc định tuyến
cho một bản tin SIP trong IMS chỉ sử dụng các SIP URI, nghĩa là trong trường hợp một
khách hàng quay một số điện thoại thay vì sử dụng SIP URI thì S-CSCF phải sử dụng các
dịch vụ phiên dịch số.
• Giám sát bộ định thời đăng ký và có thể đăng ký lại khi cần.
• Thực hiện kiểm tra phương tiện. S-CSCF có thể kiểm tra nội dung tải tin SDP và
kiểm tra xem nó chứa các loại phương tiện hay codec. Khi SDP không phù hợp với chính
sách của nhà điều hành hoặc yêu cầu dịch vụ của khách hàng thì S-CSCF sẽ loại bỏ yêu
cầu và gửi đi bản tin báo lỗi SIP.
• Duy trì bộ đinh thời phiên. Nó cho phép S-CSCF phát hiện và giải phóng các tài
nguyện do các phiên đang chiếm dụng.
• Tạo và gửi thông tin tính cước tới nút tính cước CCF để tính cước offline và tới hệ
thống OCS để tính cước online.

Số lượng S-CSCF trong một mạng phụ thuộc vào quy mô và độ dư của mạng đó. Mỗi
S-CSCF chỉ phục vụ cho một số lượng thiết bị đầu cuối IMS nhất định. Khác với P-CSCF
và I-CSCF, S-CSCF luôn nằm ở mạng nhà.
1.4.3 Máy chủ ứng dụng (AS)
Bùi Thị Vân Anh – lớp Đ04VT1 17