đồ án : TÌM HIỂU, ĐÁNH GIÁ VÀ PHÂN TÍCH PHƯƠNG HƯỚNG TRIỂN KHAI MÔ HÌNH IMS

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
KHOA VIỄN THÔNG I
o0o
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
ĐỀ TÀI
TÌM HIỂU, ĐÁNH GIÁ VÀ PHÂN TÍCH PHƯƠNG
HƯỚNG TRIỂN KHAI MÔ HÌNH IMS
Sinh viên:
Lớp:
GVHD:
Lê Thị Thùy Linh
Đ2004VT1
TS. Đặng Đình Trang
TS. Lê Nhật Thăng
Hà Nội 10-2008

Học viện công nghệ Bưu chính Viễn thông
Khoa Viễn thông I
o0o
Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
o0o
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Họ và tên: Lê Thị Thùy Linh
Lớp: Đ2004VT1
Khoá: 2004-2008
Tên đề tài:
Tìm hiểu, đánh giá và phân tích phương hướng triển khai
mô hình IMS
Nội dung đồ án:
 Giới thiệu khái quát về mô hình phân hệ IMS của các tổ chức viễn thông

thế giới, nêu ra những dịch vụ IMS điển hình.
 Đưa ra một số giải pháp phát triển từ Softswitch lên IMS của các hãng
cung cấp thiết bị viễn thông lớn, nhận xét về thực tế triển khai xây dựng
IMS trên thế giới.
 So sánh cách xây dựng NGN từ Softswitch và IMS, phương hướng triển
khai tiếp theo của VNPT.
 Giới thiệu về hệ thống Open IMS Playground – mô phỏng IMS của
FOKUS và một số kết quả demo.
Ngày giao đề tài:
Ngày nộp đồ án:
Ngày tháng năm 2008
Giáo viên hướng dẫn
TS. Đặng Đình Trang

i

Nhận xét của giáo viên hướng dẫn:
Mô hình cấu trúc IMS tuy được nhắc đến khá nhiều trong những năm gần đây
nhưng là một mảng đề tài khá khó trong việc đi sâu tìm hiểu, nghiên cứu, đánh giá.
Dù vậy sinh viên Lê Thị Thùy Linh đã hoàn thành khá tốt các mục tiêu mà đồ án
“Tìm hiểu, đánh giá và phân tích phương hướng triển khai mô hình IMS” đã đề ra.
Trong quá trình làm đồ án, sinh viên Linh đã rất chịu khó tìm tòi, học hỏi, đọc và
đánh giá khối lượng tài liệu khá đồ sộ chủ yếu là tiếng Anh. Sinh viên Linh cũng đã
tham gia thực hành mô phỏng hệ thống IMS của Viện nghiên cứu FOKUS tại Khoa
Điện tử trường Đại học Bách Khoa và đã thu thập được nhiều hiểu biết giá trị.
Kết quả báo cáo đồ án hơn 100 trang bao gồm 4 chương lớn. Đồ án trình bày một
cách khoa học, mạch lạc, rõ ràng, thể hiện hiểu biết chuyên sâu về 4 mảng yêu cầu
lớn đề tài đặt ra.
Tôi đánh giá cao quá trình thực thi đồ án cũng như kết quả đạt được của sinh viên
Lê Thi Thùy Linh. Sinh viên Linh đã hoàn thành rất tốt đồ án tốt nghiệp và sẵn sàng

để trở thành kỹ sư tương lai.
Điểm: (Bằng chữ: )
Ngày tháng năm 2008
Giáo viên hướng dẫn

TS. Đặng Đình Trang
ii

Nhận xét của giáo viên phản biện:
Điểm: (Bằng chữ: )
Ngày tháng năm 2008
Giáo viên phản biện
iii
Đồ án tốt nghiệp Mục lục

Mục lục
Mục lục 1
Danh mục hình vẽ 4
Thuật ngữ viết tắt 6
Lời nói đầu 12
Chương I: Giới thiệu về IMS 14
1.1 Lịch sử phát triển 14
1.1.1 Lịch sử phát triển mạng viễn thông và xu hướng hiện tại 14
1.1.2 Định nghĩa về IMS của 3GPP 16
1.2 Mô hình kiến trúc mạng lõi IMS 17
1.2.1 Mô hình IMS của 3GPP 17
1.2.2 Mô hình IMS của tổ chức TISPAN 21
1.2.3 Mô hình IMS của ITU-T 23
1.2.4 Nhận xét về ba mô hình trên 24
1.3 Một số dịch vụ điển hình 25

1.3.1 Presence – dịch vụ hiển thị 25
1.3.2 Push-to-Talk 29
1.3.3 Multimedia Conferencing 32
1.3.4 Dịch vụ quản lý nhóm 35
1.4 Kết luận chương I 37
Chương II: Xu hướng phát triển, áp dụng thực tế 38
2.1 Nhìn nhận tình hình triển khai IMS của các nhà khai thác trên thế giới 38
2.1 Nhìn nhận tình hình triển khai IMS của các nhà khai thác trên thế giới 38
2.2 Giải pháp của các hãng 38
2.2 Giải pháp của các hãng 38
2.2.1 Giải pháp của Alcatel-Lucent 38
2.2.1 Giải pháp của Alcatel-Lucent 38
2.2.2 Giải pháp của Huawei 41
2.2.2 Giải pháp của Huawei 41
2.2.3 Giải pháp của Nortel 45
2.2.3 Giải pháp của Nortel 45
Lê Thị Thùy Linh – Đ04VT1
1
Đồ án tốt nghiệp Mục lục

2.2.4 Giải pháp của Nokia Siemens 48
2.2.4 Giải pháp của Nokia Siemens 48
2.2.5 Giải pháp của Ericsson 51
2.2.5 Giải pháp của Ericsson 51
2.2.6 Nhận xét, so sánh giải pháp của các hãng 54
2.2.6 Nhận xét, so sánh giải pháp của các hãng 54
2.3 Kết luận chương II 55
2.3 Kết luận chương II 55
Chương III: Sự chuyển đổi từ Softswitch lên IMS 56
3.1 Khái niệm Softswitch 56

3.1 Khái niệm Softswitch 56
3.2 So sánh Softswitch và IMS trong quá trình xây dựng NGN 57
3.2 So sánh Softswitch và IMS trong quá trình xây dựng NGN 57
3.2.1 Những ưu điểm của IMS 57
3.2.2 Sự khác biệt về cấu trúc mạng NGN khi xây dựng bằng Softswitch và khi
xây dựng bằng IMS 59
3.2.3 So sánh Softswitch và IMS 61
3.2.4 Quá trình xử lý cuộc gọi 62
3.3 Khả năng chuyển đổi từ Softswitch lên IMS 68
3.3 Khả năng chuyển đổi từ Softswitch lên IMS 68
3.4 Giải pháp xây dựng mạng NGN-IMS cho Việt Nam 72
3.4 Giải pháp xây dựng mạng NGN-IMS cho Việt Nam 72
3.4.1 Hiện trạng mạng NGN Việt Nam hiện nay 72
3.4.1 Hiện trạng mạng NGN Việt Nam hiện nay 72
3.4.2 Giải pháp xây dựng mạng NGN 76
3.4.2 Giải pháp xây dựng mạng NGN 76
3.4.3 Những thuận lợi và khó khăn khi triển khai IMS 86
3.4.3 Những thuận lợi và khó khăn khi triển khai IMS 86
3.5 Kết luận chương III 87
3.5 Kết luận chương III 87
Chương IV: Giới thiệu về hệ thống mã nguồn mở Open IMS Playground88
4.1 Tổng quan về hệ thống 88
Lê Thị Thùy Linh – Đ04VT1
2
Đồ án tốt nghiệp Mục lục

4.1 Tổng quan về hệ thống 88
4.1.1 Giới thiệu về Open IMS Playground 88
4.1.1 Giới thiệu về Open IMS Playground 88
4.1.2 Các thành phần của Open IMS Playground 89

4.1.2 Các thành phần của Open IMS Playground 89
4.2 Mô hình mô phỏng của hệ thống 95
4.2 Mô hình mô phỏng của hệ thống 95
4.2.1 SER – SIP Express Router 95
4.2.2 FHoSS 99
4.2.3 IMS Client 100
4.3 Kết luận chương IV 109
4.3 Kết luận chương IV 109
Kết luận 110
Tài liệu tham khảo 111
Lê Thị Thùy Linh – Đ04VT1
3
Đồ án tốt nghiệp Danh mục hình vẽ
Danh mục hình vẽ
Hình 1.1: Sơ đồ kiến trúc IMS của 3GPP 18
Hình 1.2: Mô hình IMS của TISPAN 22
Hình 1.3: Mô hình kiến trúc IMS của ITU-T 24
Hình 1.4: Kiến trúc dịch vụ hiển thị trong IMS 26
Hình 1.5: Các bước đăng ký dịch vụ hiển thị 27
Hình 1.6: AS đăng ký hiển thị với PA 28
Hình 1.7: Đầu cuối IMS công bố thông tin hiển thị 29
Hình 1.8: Cấu trúc PoC trong IMS 30
Hình 1.9: Cấu trúc IMS thực hiện dịch vụ hội nghị 33
Hình 1.10: Tạo một hội nghị sử dụng URI conference factory 34
Hình 1.11: Sự đăng ký trạng thái hội nghị 35
Hình 2.1: Cấu hình mạng IMS của Alcatel-Lucent 39
Hình 2.2: Mô hình mạng IMS đầy đủ của Huawei 42
Hình 2.3: Cấu trúc IMS của Nortel 45
Hình 2.4: Kiến trúc lõi IMS@vantage của Nokia-Siemens 48
Hình 2.5: Sơ đồ tổng quan giải pháp IMS của Ericsson 51

Hình 3.1: Các thành phần chính của Softswitch trong NGN (trái); 59
Mô hình cấu trúc của Softswitch (phải) 59
Hình 3.2: Kiến trúc của IMS 60
Hình 3.3: Mô hình thiết lập cuộc gọi trong Softswitch 63
Hình 3.4: Lưu đồ xử lý cuộc gọi trong chuyển mạch mềm 64
Hình 3.5: Mô hình cuộc gọi trong IMS 66
Hình 3.6: Lưu đồ xử lý cuộc gọi trong phân hệ IMS 67
Hình 3.7: Giai đoạn phát triển từ Softswitch lên IMS 69
Hình 3.8: Mô hình chuyển đổi từ Softswitch lên IMS của Huawei 70
Hình 3.9: Quá trình chuyển đổi từ Softswitch lên IMS 71
Hình 3.10: Mô hình mạng NGN pha 2 của VNPT 73
Hình 3.10: Mô hình IMS mục tiêu của VNPT 77
Lê Thị Thùy Linh – Đ04VT1
4
Đồ án tốt nghiệp Danh mục hình vẽ
Hình 3.11: Mô hình kinh doanh dịch vụ trong mạng NGN của VNPT 81
Hình 3.12: Các hệ thống tính cước được đề xuất 86
Hình 4.1: Mối quan hệ giữa IMS và NGN theo FOKUS 88
Hình 4.2: Kiến trúc của Open IMS Playground 89
Hình 4.3: Proxy – CSCF 91
Hình 4.4: Home Subscriber Server 92
Hình 4.5: Open IMS Client 93
Hình 4.6: Giao diện cấu hình client 101
Hình 4.7: Giao diện đăng ký client 103
Hình 4.8: Quá trình đăng ký client 104
Hình 4.9: Giao diện thiết lập cuộc gọi 106
Hình 4.10: Quá trình thiết lập cuộc gọi 107
Hình 4.11: Giao diện chat của hai client 109

Lê Thị Thùy Linh – Đ04VT1

5
Đồ án tốt nghiệp Thuật ngữ viết tắt
Thuật ngữ viết tắt
Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt
183 S.P Session Progressing Xử lý phiên
3GPP Third Generation Partnership
Project
Dự án hợp tác thế hệ thứ 3
AAA
Authentication, Authorization
and Accounting
Nhận thực, trao quyền và thanh
toán
ADSL Asynchronous Digital
Subscriber Line
Đường dây thuê bao số bất đối
xứng
AGCF Access Gateway Control
Function
Chức năng điều khiển cổng truy
nhập
AGW Access Gateway Cổng truy nhập
AKA Authentication and Key
Agreement
Sự nhận thực và thoả thuận khoá
nhận thực
API Application Programming
Interface
Giao diện lập trình ứng dụng
AS Application Server Server ứng dụng

ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền dẫn không
đồng bộ
BGCF Border Gateway Control
Function
Chức năng điều khiển cổng biên
BGF Border Gateway Cổng biên
B-ISDN Broadband ISDN Mạng ISDN băng rộng
BRAS Broadband Remote Access
Server
Server truy nhập từ xa băng rộng
CDR
Call Detail Record Bản ghi chi tiết cuộc gọi
Charging Data Record Bản ghi dữ liệu tính cước
CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã
CLF Connectivity session Location a
nd repository Function
Vị trí phiên liên kết và kho chức
năng
CPCP
Conference Policy Control
Protocol
Giao thức điều khiển chính sách
hội nghị
CSCF Call Session Control Function Chức năng điều khiển phiên cuộc
Lê Thị Thùy Linh – Đ04VT1
6
Đồ án tốt nghiệp Thuật ngữ viết tắt
gọi
CS Circuit Switch Chuyển mạch kênh
CSC Call Session Controller Bộ điều khiển phiên cuộc gọi

CSN Circuit Switch Network Mạng chuyển mạch
DSLAM Digital Subscriber Line Acces
Multiplexers
Bộ ghép kênh truy nhập đường dây
thuê bao số
DWDM Dense Wavelength Division
Multiplexing
Ghép kênh phân chia theo bước
sóng chặt
EDGE Enhanced Data Rates for Global
Evolution
Mạng vô tuyến cải tiến về giao
diện vô tuyến GSM nhằm tăng tốc
độ truyền số liệu
ETSI European Telecommunications
Standards Institute
Viện tiêu chuẩn viễn thông châu
Âu
FMC Fixed Mobile Convergence Hội tụ di động-cố định
GGSN Gateway GPRS Support Node Node hỗ trợ cổng GPRS/
GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói thông thường
GSM Global System for Mobile Hệ thống di động toàn cầu
GUI Graphic User Interface Giao diện đồ hoạ của người dùng
HLR Home Location Register Thanh ghi định vị thường trú
HSS Home Subscriber Server Server thuê bao nhà
HTTP Hyper Text Transfer Protocol Giao thức truyền dẫn siêu văn bản
I-BCF Inter-Border Control Function Chức năng điều khiển liên kết biên
ICP Internet Cache Protocol
ICS IMS Common System Hệ thống IMS chung
I-CSCF Interrogating CSCF CSCF truy vấn

ID Identifier Nhận dạng
IETF Internet Engineering Task Force Nhóm làm việc liên quan đến các
giao thức Internet
IFS Intergrated Feature Server Máy chủ tích hợp các đặc tính
IMS IP Multimedia Subsystem Phân hệ đa phương tiện IP
IN Intelligent Network Mạng thông minh
IP Internet Protocol Giao thức mạng Internet
ISDN Integrated Services Digital Mạng số đa dịch vụ tích hợp
Lê Thị Thùy Linh – Đ04VT1
7
Đồ án tốt nghiệp Thuật ngữ viết tắt
Network
ISUP ISDN User Part Phần người dùng ISDN
ITU-T International
Telecommunication Union –
Telecommunication
Standardization Bureau
Tiểu ban chuẩn hóa viễn thông
trong Liên minh viễn thông thế
giới
IWF InterWorking Function Chức năng tương tác
LAN Local Area Network Mạng cục bộ
LIA Location-Info-Answer Trả lời – thông tin vị trí
LIR Location-Info-Request Yêu cầu thông tin vị trí
LSM Lucent Session Manager Bộ quản lý phiên Lucent
MAN Metropolitan Access Network Mạng truy nhập đô thị
MED Mediator Thiết bị trung gian
MG Media Gateway Cổng phương tiện
MGC Media Gateway Controller Bộ điều khiển cổng phương tiện
MGF Media Gateway Function Chức năng cổng phương tiện

MGCF Media Gateway Control
Function
Chức năng điều khiển cổng
phương tiện
MGCP Media Gateway Control
Protocol
Giao thức điều khiển cổng phương
tiện
MGW Media Gateway Cổng phương tiện
MML Man Manchine Language Ngôn ngữ giao diện người-máy
MPLS Multi Protocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức
MRC Media Resource Controller Bộ điều khiển tài nguyên phương
tiện
MRCF Media Resource Control
Function
Chức năng điều khiển tài nguyên
phương tiện
MRF Media Resource Function Chức năng tài nguyên phương tiện
MRFC Multimedia Resource Function
Control
Bộ điều khiển tài nguyên đa
phương tiện
MRFP Multimedia Resource Function
Process
Bộ xử lý tài nguyên đa phương
tiện
MRP Media Resources Processor Bộ xử lý tài nguyên phương tiện
MSAN Multi Service Access Network Mạng truy nhập đa dịch vụ
Lê Thị Thùy Linh – Đ04VT1
8

Đồ án tốt nghiệp Thuật ngữ viết tắt
MSC Mobile Services switching
Center
Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di
động.
NACF Network Access Configuration
Function
Chức năng cấu hình truy nhập
mạng
NASS Network Attachment Subsystem Phân hệ gán mạng
NAT Network Address Translator Bộ biên dịch địa chỉ mạng
NGN Next Generation Network Mạng thế hệ mới
OADM Optic Add/Drop Multiplexer Bộ xen/rẽ quang
OCG Operator Charging Gateway Cổng điều hành tính cước
OMA Open Mobile Alliance Liên minh di động mở
OSA Open Services Architecture Kiến trúc các dịch vụ mở
PA Presencer Agent Tác nhân hiển thị
PBX Private Branch Exchange Tổng đài nhánh cá nhân
P-CSCF Proxy CSCF CSCF thể quyền
PDF Policy Decision Function Chức năng quyết định chính sách
PEA Presencer External Agent Tác nhân hiển thị mở rộng
PEF Policy Enforcement Function Chức năng bắt buộc chính sách
PEP Policy Enforcement Point Điểm bắt buộc chính sách
PES PSTN Emulation Server Server mô phỏng PSTN
PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng
PNA Presencer Network Agent Tác nhân mạng hiển thị
PoC Push to Talk
POTS Plain Old Telephone System Hệ thống điện thoại truyền thống
PRACK Provisional Response
ACKnowledgement

Thừa nhận đáp ứng tạm thời
PS Packet Switch Chuyển mạch gói
PSTN Public Switched Telephone
Network
Mạng điện thoại chuyển mạch
công cộng
PUA Presencer User Agent Tác nhân người dùng hiển thị
QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ
RBT Ring Back Tone Hồi âm chuông
RNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến
R-SGW Religion Signalling Gateway Cổng báo hiệu chuyển vùng
Lê Thị Thùy Linh – Đ04VT1
9
Đồ án tốt nghiệp Thuật ngữ viết tắt
RTCP Realtime Transport Control
Protocol
Giao thức điều khiển truyền tải
thời gian thực
RTP Realtime Transport Protocol Giao thức truyền tải thời gian thực
S-CSCF Serving CSCF CSCF phục vụ
SCTP Stream Control Transmission
Protocol
Giao thức truyền dẫn điều khiển
luồng
SDH Synchronous Digital Hierarchy Phân cấp số đồng bộ
SDP Service Delivery Platform Nền tảng phân phối dịch vụ
SER SIP Express Router
SGW Signalling Gateway Cổng báo hiệu
SHDSL Symmetric High-speed DSL DSL tốc độ cao đối xứng
SIP Session Initial Protocol Giao thức khởi tạo phiên

SIPSEE SIP Servlet Excution
Environment
Môi trường thực hiện servlet SIP
SLA Service Level Aggrement Thỏa thuận mức dịch vụ
SLF Subscriber Locate Function Chức năng định vị thuê bao
SMS Short Messaging Service Dịch vụ nhắn tin ngắn
STM Synchronous Transport Module Module truyền dẫn đồng bộ
TBCP Talk Burst Control Protocol Giao thức điều khiển burst thoại
TDM Time Division Multiplex Ghép kênh phân chia theo thời
gian
TDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời
gian
TG Trunk Gateway Cổng trung kế
TISPAN Telecoms & Internet converged
Services & Protocols for
Advanced Networks
Tổ chức hội tụ viễn thông và
Internet về dịch vụ và giao thức
cho các mạng tiên tiến
T-MGF Trunk Media Gateway Function Chức năng cổng phương tiện trung
kế
TMN Telecommunications
Management Network
Mạng quản lý viễn thông
T-SGW Transport Signalling Gateway Cổng báo hiệu truyền tải
UA User Agent Tác nhân người dùng
UE User Equipment Thiết bị của người dùng
Lê Thị Thùy Linh – Đ04VT1
10
Đồ án tốt nghiệp Thuật ngữ viết tắt

UMTS Universal Mobile
Telecommunication System
Hệ thống thông tin di động toàn
cầu
URI Uniform Resource Identifier Nhận dạng tài nguyên đồng dạng
VCC Voice Call Continuity Sự liên tục của cuộc gọi thoại
WAS WLAN Access Server Server truy nhập WLAN
WCDMA Wireless CDMA CDMA không dây
WDM Wavelength Division
Multiplexing
Ghép kênh phân chia theo bước
sóng
WiMAX Worldwide interoperability for
Microwave Access
Tương tác toàn cầu đối với truy
nhập vi ba
WLAN Wireless LAN Mạng LAN không dây
XCAP XML Configuration Access
Protocol
Giao thức truy nhập cấu hình XML
XDM XML Document Management QSuản lý tài liệu XML
XDMC
XML Document Management
Client
Client quản lý tài liệu XML
XDMS XML Document Management
Server
Server quản lý tài liệu XML
XML eXtensible Markup Language Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng
Lê Thị Thùy Linh – Đ04VT1

11
Đồ án tốt nghiệp Lời nói
đầu
Lời nói đầu
Trong những năm gần đây, số lượng người sử dụng Internet trên thế giới ngày một
tăng. Mạng Internet đã trở thành một mạng số liệu toàn cầu cho phép nhiều loại hình
thông tin cùng với các dịch vụ đa phương tiện phát triển trên đó, để đáp ứng nhu cầu
trao đổi của con người không chỉ về dữ liệu mà còn bao gồm cả âm thanh và hình ảnh.
Với mong muốn tạo ra một mạng tận dụng được hạ tầng IP rẻ, có mặt ở mọi nơi và
áp dụng mô hình mở theo kiểu Internet nhằm đáp ứng tốt hơn nữa nhu cầu ngày càng
tăng của xã hội, mạng thế hệ mới – Next Generation Networks (NGN) – đã ra đời
trong xu thế phát triển đó. Với NGN, người sử dụng có thể liên lạc đi khắp mọi nơi,
bằng nhiều phương tiện liên lạc khác nhau nhờ tính chất của mạng di động và sự ổn
định đường truyền của mạng cố định. Bên cạnh đó, các nhà khai thác dịch vụ có thể
phát triển các dịch vụ mới linh hoạt và mềm dẻo hơn.
Mặt khác, NGN được phát triển dựa trên cơ sở kế thừa và tổng hợp từ các mạng
cũ, nên nó khắc phục được khá nhiều nhược điểm của các mạng trước đây mà lại có
thể cung cấp được hầu hết các loại dịch vụ hiện tại và triển khai nhiều dịch vụ mới, tiết
kiệm được chi phí đầu tư ban đầu của các nhà khai thác.
Có nhiều phương pháp để xây dựng NGN, hầu hết các tổ chức viễn thông trên thế
giới và các hãng cung cấp thiết bị viễn thông đều thống nhất với nhau chọn IMS làm
phân hệ cơ sở để phát triển NGN tương lai. Để hướng tới IMS, đồng thời bảo vệ các
đầu tư sẵn có vào cấu trúc Softswitch đã được xây dựng ở nhiều nơi, phần lớn các nhà
cung cấp thiết bị giới thiệu giải pháp nâng cấp từ các phần tử trong hệ thống
Softswitch lên thành các phần tử IMS. Ở Việt Nam hiện nay cũng đã triển khai mạng
NGN dựa trên cấu trúc Softswitch, tuy vẫn còn trong giai đoạn đầu của quá trình phát
triển. Trong tương lai, mạng viễn thông Việt Nam sẽ tiếp tục hoàn thiện kiến trúc
Softswitch và dần hướng tới phân hệ IMS.
Việc phát triển từ Softswitch lên IMS đều phải có chiến lược đối với từng giai
đoạn và giải pháp về thiết bị cụ thể. Bên cạnh việc định hướng và lựa chọn các sản

phẩm phù hợp với thực tiễn mạng Việt Nam, cũng cần xem xét các dịch vụ đa phương
tiện mang những nét đặc trưng của IMS để có kế hoạch triển khai trong vài năm tới.
Mục tiêu của đề tài là tìm hiểu và đánh giá mạng NGN, bắt đầu từ cấu trúc Softswitch
cho đến mô hình IMS tiêu chuẩn đã được công nhận rộng rãi hiện nay. Nội dung trong
phần đồ án bao gồm những ý chính sau:
Lê Thị Thùy Linh – Đ04VT1
12
Đồ án tốt nghiệp Lời nói
đầu
Chương I: Giới thiệu về IMS - Trình bày khái quát về mô hình phân hệ IMS
của các tổ chức viễn thông thế giới, giới thiệu những dịch vụ IMS điển hình.
Chương II: Xu hướng phát triển và áp dụng thực tế của IMS - Đưa ra một số
giải pháp phát triển từ Softswitch lên IMS của các hãng cung cấp thiết bị viễn
thông lớn, nhận xét về thực tế triển khai xây dựng IMS trên thế giới.
Chương III: Quá trình xây dựng mạng viễn thông từ Softswitch lên IMS - So
sánh cách xây dựng NGN từ Softswitch và IMS, phương hướng triển khai tiếp
theo của VNPT.
Chương IV: Giới thiệu về hệ thống mã nguồn mở Open IMS Playground - Giới
thiệu về hệ thống Open IMS Playground – chương trình mô phỏng IMS của
FOKUS và một số kết quả demo.
Tuy khái niệm IMS đã trở nên quen thuộc trong lĩnh vực viễn thông, nhưng do
chưa được triển khai trên thực tế và em chưa có điều kiện được tiếp xúc với các thiết
bị viễn thông cùng với sự hạn chế về hiểu biết của bản thân, nên đồ án của em không
tránh khỏi nhiều thiếu sót. Em rất mong sự phê bình, đóng góp ý kiến của các thầy cô
và các bạn.
Trong quá trình hoàn thành đồ án, em xin chân thành cảm ơn tiến sĩ Đặng Đình
Trang và tiến sĩ Lê Nhật Thăng đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt thời
gian qua.
Sinh viên
Lê Thị Thùy Linh

Lê Thị Thùy Linh – Đ04VT1
13
Đồ án tốt nghiệp Chương I: Giới thiệu về IMS
Chương I: Giới thiệu về IMS
1.1 Lịch sử phát triển
1.1.1 Lịch sử phát triển mạng viễn thông và xu hướng hiện tại
Mạng điện thoại liên lạc thế giới đã phát triển từng bước từ hệ thống mạng điện
thoại cố định PSTN sử dụng chuyển mạch kênh với các đầu cuối tương tự, sang mạng
ISDN có các đầu cuối đã được số hóa và hiệu năng mạng được cải thiện.
Dựa trên công nghệ truyền tải ATM và phương thức chuyển mạch gói, mạng B-
ISDN ra đời để khắc phục tốc độ truy nhập nhỏ của mạng ISDN. Tuy nhiên, truyền tải
ATM khá lãng phí khi tốc độ thấp, nên đã có nhiều công nghệ mạng mới ra đời, như
ADSL, nhằm tăng khả năng sử dụng mạng và mang lại nhiều dịch vụ cho khách hàng.
Bên cạnh việc phát triển điện thoại cố định, điện thoai di động đã ra đời, tạo nên
bước đột phá quan trọng đối với viễn thông toàn cầu, đáp ứng nhu cầu liên lạc, trao
đổi thông tin của con người. Các công nghệ như WLAN, Bluetooth hay CDMA với
tốc độ cao và dịch vụ đa dạng đang dần làm thay đổi diện mạo mạng điện thoại truyền
thống.
Tuy nhiên, nhu cầu của người dùng ngày càng gia tăng cả về số lượng và chất
lượng. Vì vậy, điểm quan trọng nhất trong ngành viễn thông là làm sao cung cấp được
dịch vụ đến với người dùng mọi lúc, mọi nơi với mọi loại thiết bị đầu cuối và cùng với
đó là phải đảm bảo QoS với cước phí hợp lý và độ bảo mật cao.
Chính vì thế, một trong những lý do để xây dựng phân hệ đa phương tiện IP – IMS
– là để cung cấp các dịch vụ với QoS theo yêu cầu tốt hơn mạng hiện tại, đồng thời
cho phép phát triển rộng rãi các dịch vụ đa phương tiện. Một nguyên nhân khác của
việc xây dựng IMS là vì nó có cấu hình mở gồm 3 lớp độc lập với nhau: lớp truyền
dẫn, lớp điều khiển, lớp dịch vụ. Ngoài ra, IMS còn cho phép các nhà khai thác tính
cước phí theo phương thức hợp lý hơn, chẳng hạn như tính cước dựa trên dung lượng
và yêu cầu về chất lượng dịch vụ, vd: nếu dịch vụ yêu cầu QoS mức cao, sẽ tính cước
phí cao hơn.

Bên cạnh đó, phân hệ IMS còn cung cấp các dịch vụ tích hợp trong một phiên liên
lạc tới người dùng. Các nhà khai thác lớn sẽ đưa ra các dịch vụ đa phương tiện chính,
và đồng thời họ tích hợp một số dịch vụ đơn giản của các nhà phân phối thứ ba để tạo
thành dịch vụ hoàn chỉnh giới thiệu cho khách hàng. Hơn nữa, phân hệ này được định
Lê Thị Thùy Linh – Đ04VT1
14
Đồ án tốt nghiệp Chương I: Giới thiệu về IMS
nghĩa giao diện chuẩn để thuận tiện hơn cho việc thiết kế thiết bị đầu cuối và phát triển
dịch vụ, tránh được sự độc quyền trong truyền thông.
Lê Thị Thùy Linh – Đ04VT1
15
Đồ án tốt nghiệp Chương I: Giới thiệu về IMS
1.1.2 Định nghĩa về IMS của 3GPP
IMS là 1 miền phân hệ mạng thực hiện chức năng điều khiển, tích hợp các dịch vụ
đa phương tiện và được đưa ra lần đầu tiên trong 3GPP Release 5. Trong tài liệu này,
IMS được giả định là một kiến trúc truy nhập độc lập dựa trên IP đã được chuẩn hóa,
có khả năng tương tác với các mạng thoại và dữ liệu hiện có với cả hai hình thức truy
nhập cố định (PSTN, ISDN) và truy nhập di động (GSM, CDMA). Với kiến trúc IMS,
ta có thể thiết lập truyền thông IP peer-to-peer (ngang hàng) với tất cả các dạng client
và có QoS theo mong muốn. Ngoài việc thêm vào khả năng quản lý phiên, kiến trúc
IMS cũng đưa ra các thực thể chức năng cần thiết (CSCF, MGCF, MRF…) để đảm
bảo hỗ trợ dịch vụ, ví dụ như: đăng ký, bảo mật, tính cước, điều khiển biên, chuyển
vùng… Có thể nói IMS được coi là trái tim của mạng cung cấp dịch vụ đa phương tiện
IP NGN.
Sau đó, IMS đã được tiếp tục cải tiến và hỗ trợ thêm trong 3GPP Release 6 và
3GPP Release 7, chẳng hạn: dịch vụ trong Release 6 đã có thêm presence (dịch vụ
hiển thị), messaging (nhắn tin), conferencing (hội nghị), PoC…; báo hiệu trong
Release 7 đã có thêm báo hiệu khẩn cấp, hỗ trợ SMS sử dụng SIP, kết hợp các cuộc
gọi CS và các phiên IMS.
Sau khi cấu hình IMS ra đời, các tổ chức viễn thông uy tín trên thế giới như ITU-T,

TISPAN, IETF đều thành lập các nhóm phát triển chuẩn hóa IMS. Vì vậy hiện nay,
hầu hết các tổ chức và các hãng cung cấp thiết bị viễn thông lớn đều đã có kiến trúc,
các thành phần chính và giao thức sử dụng trong IMS tuân theo chuẩn quốc tế.
Cụ thể: kiến trúc của IMS là kiến trúc phân lớp theo chiều ngang, gồm có ba lớp:
lớp dịch vụ, lớp điều khiển và lớp truyền tải. Mạng truyền tải dựa trên công nghệ IP,
có khả năng hỗ trợ tất cả các loại dịch vụ. Các giao thức báo hiệu chính của IMS là
SIP – dùng để thiết lập, duy trì và kết thúc các phiên, và Diameter – thực hiện nhận
thực, trao quyền và thanh toán. Các thành phần chính trong mạng lõi IMS là CSCF,
MGCF, MRCF, HSS.
Các dịch vụ do IMS cung cấp có thể được phân chia thành ba loại sau:
 Dịch vụ non real-time (không thời gian thực) như dịch vụ email, tin nhắn đa
phương tiện và phân phối nội dung đa phương tiện.
 Dịch vụ near real-time (gần thời gian thực), ví dụ như: Push to Talk qua
mạng thông tin di động tổ ong, dịch vụ chơi game.
Lê Thị Thùy Linh – Đ04VT1
16
Đồ án tốt nghiệp Chương I: Giới thiệu về IMS
 Dịch vụ real time (thời gian thực), chẳng hạn như thoại, hội nghị dựa trên
nền chuyển mạch gói, trò chơi online, xem phim trực tuyến.
1.2 Mô hình kiến trúc mạng lõi IMS
Mặc dù có chuẩn hóa chung về mô hình kiến trúc, giao thức báo hiệu và các dịch
vụ cơ bản… nhưng từ nền móng đó, mỗi tổ chức lại xây dựng nên một ngôi nhà với
phong cách khác nhau. Tùy theo hướng nghiên cứu, các tổ chức có thể thêm các thành
phần mạng hay đưa ra các dịch vụ mới nhằm đáp ứng mục tiêu đề ra.
Dưới đây, đồ án giới thiệu về mô hình kiến trúc của ba tổ chức phát triển, chuẩn
hóa IMS chính.
1.2.1 Mô hình IMS của 3GPP
3GPP là một tổ chức chịu trách nhiệm về việc phát triển các vấn đề quan trọng
trong việc xây dựng mạng như: kiến trúc, chức năng của các phần tử mạng các giao
diện, và các thủ tục trên các giao diện đó. 3GPP đưa ra mô hình phân hệ IMS phát

triển trên cơ sở mạng di động 3G.
Mạng 3G hiện nay có tốc độ phát triển vượt bậc, mặc dù ra đời sau PSTN/ISDN và
Internet nhưng 3G đã phát triển mức toàn cầu. Được xây dựng trên nền tảng mạng
thông minh PLMN, sử dụng các công nghệ truy nhập tiên tiến như: TDMA, CDMA
cùng với các đầu cuối thông minh, 3G cho phép thuê bao có được nhiều dịch vụ tiện
lợi và hữu ích hơn, chẳng hạn như vừa có khả năng xem video thời gian thực và lại có
khả năng truyền tải, truy nhập dữ liệu với tốc độ nhanh hơn mạng 2G cũ.
So với các mạng truyền thống trước đây như PSTN/ISDN, 3G đã thực hiện được
bước đầu trong tiến trình hội tụ giữa dịch vụ thoại và dữ liệu, tạo tiền đề cho 3G tiến
lên NGN. Từ cơ sở này, tổ chức 3GPP đã đưa ra mô hình phân hệ IMS như hình vẽ
sau:
Lê Thị Thùy Linh – Đ04VT1
17
Đồ án tốt nghiệp Chương I: Giới thiệu về IMS
Hình 1.1: Sơ đồ kiến trúc IMS của 3GPP
Mục đích mô hình IMS của 3GPP là để cung cấp các dịch vụ đa phương tiện mọi
lúc mọi nơi, để đạt được điều này, phân hệ đa phương tiện thực hiện cung cấp các dịch
vụ của mạng Internet trên đầu cuối của hệ thống thông tin di động tổ ong.
Các thành phần chính của mô hình kiến trúc này gồm: Thành phần điều khiển:
CSCF; Thành phần cơ sở dữ liệu: HSS; Các thành phần điều khiển tài nguyên và điều
khiển tương tác: BGCF, MGCF; Thành phần tài nguyên: MRF; Thành phần tương tác
với các mạng IP khác như: IWF, I-BCF, SGF; Thành phần tương tác phương tiện:
MGW, SGW; và một số thành phần khác như: AS; SLF. Sau đây là chi tiết về một số
thành phần chính:
1. CSCF (Call Session Control Function)
Đây là thành phần trung tâm của cơ sở hạ tầng IMS. Một trong những mục đích
chính của CSCF là chức năng định tuyến luồng và báo hiệu, nó thiết lập, giám sát, hỗ
trợ và hủy bỏ các phiên đa phương tiện; báo hiệu SIP và phục vụ các dịch vụ mạng.
CSCF thường gồm 3 thành phần cơ bản: P-CSCF; S-CSCF; I-CSCF.
a) P-CSCF: hoạt động như một SIP proxy server, là điểm liên lạc đầu tiên

trong mạng IMS. Nó tiếp nhận tất cả các yêu cầu SIP, xử lý rồi chuyển tiếp chúng tới
server khác. P-CSCF có thể chứa thành phần chức năng điều khiển chính sách để xử lý
điều khiển chính sách và cấp phát tài nguyên. Vì thế, P-CSCF được liên kết chặt chẽ
với GGSN, là PEP trong mạng cơ sở.
Lê Thị Thùy Linh – Đ04VT1
18
Đồ án tốt nghiệp Chương I: Giới thiệu về IMS
b) S-CSCF: cũng là SIP server, luôn luôn nằm bên cạnh mạng nhà thuê bao và
cung cấp các dịch vụ điều khiển phiên cho thuê bao. S-CSCF là phần tử trung tâm của
mặt phẳng báo hiệu của mạng IMS, cũng hoạt động như SIP registrar. Nó sử dụng
giao thức Diameter để tương tác với HSS, nhằm lưu trữ các vector nhận thực và
profile người dùng từ HSS. Tất cả các bản tin báo hiệu SIP đều đi qua S-CSCF, nó sẽ
xử lý các bản tin và quyết định các hoạt động tiếp theo được thực hiện, dựa trên nội
dung bản tin.
c) I-CSCF: hoạt động như một SIP proxy server, là điểm liên lạc với các mạng
ngoài. Nó lựa chọn S-CSCF cho mỗi thuê bao và định tuyến bản tin SIP đến S-CSCF
đã được chọn, S-CSCF được chọn dựa trên yêu cầu về khả năng, công suất mạng hay
cấu hình. Trong một mạng có thể có nhiều I-CSCF
2. HSS (Home Subscriber Server)
Đây là cơ sở dữ liệu thông tin thuê bao, trung tâm lưu trữ thông tin cần thiết để
thiết lập cuộc gọi và cung cấp dịch vụ. Những thông tin lưu trữ trong HSS được dùng
để kiểm tra vị trí và các biện pháp truy nhập thuê bao. HSS cung cấp thông tin về
thuộc tính người dùng một cách trực tiếp hoặc thông qua các server. Các thuộc tính
thuê bao thường bao gồm: nhận dạng người dùng, dịch vụ sử dụng thông tin trao
quyền. HSS sẽ truyền tải thông tin tới các thực thể chức năng thích hợp trong mạng lõi
để thiết lập cuộc gọi hoặc phiên, thực hiện bảo mật… HSS tương đương với HLR
trong GSM.
3. BGCF (Border Gateway Control Function)
BGCF sẽ lựa chọn mạng PSTN hay mạng chuyển mạch kênh CSN mà lưu lượng
được định tuyến đến. Nếu nó xác định được rằng lưu lượng chuyển mạng đó sẽ tới

mạng PSTN hay mạng CSN nằm trong cùng mạng với BGCF thì nó sẽ lựa chọn một
MGCF để đáp ứng với PSTN hay CSN. Nếu lưu lượng này không nằm cùng với
BGCF thì nó sẽ gửi báo hiệu phiên này tới BGCF đang quản lý mạng đích đó.
4. MGCF (Media Gateway Control Function)
MGCF là cổng hỗ trợ thông tin giữa những người sử dụng IMS và CS, nó có
nhiệm vụ quản lý cổng phương tiện, gồm có các chức năng như:
- Điều khiển những phần của trạng thái cuộc gọi gắn liền với điều khiển kết nối
cho các kênh phương tiện trong một IMS-MGW.
- Truyền thông với các thực thể CSCF, BGCF và PSTN, liên lạc với S-CSCF để
quản lý các cuộc gọi trên kênh phương tiện
Lê Thị Thùy Linh – Đ04VT1
19
Đồ án tốt nghiệp Chương I: Giới thiệu về IMS
- Quyết định trạm tiếp theo, phụ thuộc vào định tuyến của những cuộc gọi đến từ
các mạng truyền thống.
- Làm trung gian chuyển đổi giữa hai giao thức báo hiệu là SIGTRAN và SIP.
- Thông tin ngoài băng nhận được trong MGCF có thể được chuyển tới CSCF
hoặc IMS-MGW.
MGCF sẽ quản lý một hay nhiều IM-MGW, trong khi IM-MGW đóng vai trò là
điểm chuyển đổi nội dung đa phương tiện giữa mạng chuyển mạch kênh và chuyển
mạch gói. Ngoài ra, nó còn có khả năng điều khiển một T-MGF qua giao diện chuẩn.
5. MRF (Media Resource Function)
MRF có thể được phân thành hai thành phần: MRFC và MRFP. MRFC có vai trò
quản lý tài nguyên cho các dòng dữ liệu trong MRFP, nhận lệnh từ server ứng dụng
truyền qua S-CSCF và gửi đến Media Server để xử lý, nó điều khiển Media server
bằng giao thức H.248/Megaco. Ngoài ra, MRFC còn tham gia vào quá trình tính cước
bằng cách tạo ra các CDR. MRFP chỉ có nhiệm vụ cung cấp các tài nguyên mặt phẳng
người sử dụng theo yêu cầu và chỉ thị của MRFC.
6. MGW (Media GateWay)
MGW là chức năng cổng phương tiện trong IMS của TISPAN, có nhiệm vụ kết

thúc các kênh mang từ mạng chuyển mạch kênh và kết cuối các luồng phương tiện từ
mạng chuyển mạch gói. Nó có thể tương tác với MRCF để điều khiển tài nguyên và
được cung cấp tài nguyên cần thiết để hỗ trợ các phương tiện truyền tải UMTS/GSM.
MGW cần phải bổ sung thêm nhiều bộ mã hóa và các giao thức khung, hỗ trợ các
chức năng mô tả di động.
7. SGW (Signalling Gateway)
SGW được dùng để kết nối các mạng báo hiệu khác nhau, chẳng hạn như mạng
báo hiệu SCTP/IP và mạng báo hiệu SS7. Khi IMS làm việc với PSTN hay các mạng
sử dụng chuyển mạch kênh thì cần có một SGW để chuyển đổi truyền tải báo hiệu.
Cổng báo hiệu có thể được triển khai như một thực thể đứng một mình hoặc bên trong
mỗi thực thể khác. SGW được triển khai theo hai node logic sau:
- Cổng báo hiệu chuyển vùng (Religion Signalling Gateway):
R-SGW liên quan đến chuyển mạng từ miền chuyển mạch kênh 2G/R99 và
miền GPRS tới miền dịch vụ thoại MUTS R00 và miền GPRS UMTS và ngược
lại. Để chuyển mạng đúng cách, nó thực hiện chuyển đổi báo hiệu tại lớp truyền
tải
Lê Thị Thùy Linh – Đ04VT1
20
Đồ án tốt nghiệp Chương I: Giới thiệu về IMS
- Cổng báo hiệu truyền tải (Transport Signalling Gateway): T-
SGW là các điểm kết cuối PSTN/PLMN trong một mạng xác định. Nó ánh xạ
báo hiệu cuộc gọi từ PSTN/PLMN lên mạng mang IP rồi gửi nó tới MGCF và
ngược lại.
8. AS (Application Server)
AS là thực thể chức năng của IMS, là nơi chứa đựng và vận hành các dịch vụ IMS,
kể cả các dịch vụ giá trị gia tăng, nó có thể được truy nhập từ xa và có kiến trúc mở.
IMS AS có thể được chia thành hai module: SIP stack và SIP server: SIP stack trao
đổi các bản tin SIP với S-CSCF thông qua giao diện ISC (IP multimedia Service
Control); SIP server xử lý các bản tin SIP đến và tạo ra đáp ứng SIP. AS có thể thuộc
mạng nhà hoặc mạng thứ ba. Nếu nó là một phần của mạng nhà, nó có thể giao tiếp

trực tiếp với HSS bằng giao thức Diameter để cập nhật thông tin về người dùng.
9. SLF (Subcription Location Function)
SLF chức năng này được thiết lập khi có nhiều do 3GPP giới thiệu và mở rộng để
hỗ trợ các mạng cố định. TISPAN IMS cũng hỗ HSS trong cùng một mạng, cho phép
I-CSCF, S-CSCF và AS xác định HSS nào đang chứa profile của người dùng tương
ứng.
1.2.2 Mô hình IMS của tổ chức TISPAN
TISPAN sử dụng nền tảng IMS, mở rộng trợ cung cấp các dịch vụ giả lập những
dịch vụ PSTN/ISDN. Vì nền truyền dẫn IP không đảm bảo chất lượng đối với các dịch
vụ thời gian thực và hướng kết nối, nên một trong những vấn đề quan trọng của mô
hình này là việc quản lý và điều khiển chất lượng dịch vụ. Dưới đây là mô hình mà
TISPAN đưa ra:
Lê Thị Thùy Linh – Đ04VT1
21