đồ án: định hướng nghiên cứu mạng và dịch vụ mới trên nền IMS.

Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục
Mục lục
Mục lục i
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT iii
DANH MỤC HÌNH VẼ vii
DANH MỤC BẢNG BIỂU ix
LỜI NÓI ĐẦU 1
CHƯƠNG I 3
TỔNG QUAN VỀ IMS 3
1.1 Sự ra đời và phát triển IMS 3
1.2 Các yêu cầu kiến trúc 3
1.3 Kiến trúc phân lớp IMS 6
1.4 Kiến trúc chức năng IMS 8
1.4.1 Sơ đồ khối kiến trúc 8
1.4.2 Chức năng các phần tử trong IMS 9
1.4.2.1 CSCF ủy quyền (P-CSCF) 9
1.4.2.2 CSCF hỏi (I-CSCF) 10
1.4.2.3 CSCF phục vụ (S-CSCF) 10
1.4.2.4 Chức năng điều khiển chuyển mạng (BGCF) 12
1.4.2.5 Server thuê bao nhà (HSS) 12
1.4.2.6 Chức năng định vị đăng ký thuê bao (SLF) 13
1.4.2.7 Chức năng điều khiển cổng phương tiện (MGCF) 13
1.4.1.8 Chức năng tài nguyên đa phương tiện (MRF) 14
1.4.2.9 Cổng phương tiện IMS (IMS-MGW) 15
1.4.2.10 Cổng báo hiệu (SGW) 15
1.4.2.11 Server ứng dụng (AS) 15
1.4.2.12 Chức năng quyết định chính sách (PDF) 16
1.4.2.13 Cổng an ninh (SEG) 16
1.4.3 Các giao diện trong IMS 16
1.5 Mô hình IMS của một số tổ chức tiêu chuẩn 18
1.5.1 Mô hình IMS của ITU-T 19

1.5.2 Mô hình IMS trong NGN của ETSI 20
1.5.3 So sánh mô hình IMS của ITU-T, ETSI và 3GPP 21
Kết luận chương 21
CHƯƠNG II 23
GIỚI THIỆU CƠ BẢN GIAO THỨC DIAMETER 23
2.1 Giới thiệu 23
2.2 Khung Diameter 24
2.3 Các thành phần Diameter 24
2.3.1 Thành phần RELAY (Chuyển tiếp) 25
2.3.2 Thành phần PROXY (Ủy quyền) 25
2.3.3 Thành phần REDIRECT (Gửi lại) 26
2.3.4 Thành phần TRANSLATION (Dịch) 26
2.4 Định dạng bản tin Diameter 27
2.5 Một số đặc điểm của giao thức Diameter 32
2.5.1 Vận chuyển 33
2.5.1.1 SCTP 33
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
i
Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục
2.5.1.2 TCP 34
Cấu trúc tiêu đề TCP: 34
2.5.2 Nút ngang cấp Diameter 35
2.5.3 Kết nối và phiên 36
2.5.4 Bảo mật trong Diameter 38
2.5.5 Thanh toán 38
2.5.6 Cơ chế truyền thay thế và xử lý lỗi 39
2.5.7 So sánh với giao thức RADIUS 40
Kết luận chương 41
CHƯƠNG III 42
GIAO THỨC DIAMETER TRONG IMS 42

3.1 Thủ tục đăng kí và xóa đăng kí mức ứng dụng với giao diện Cx 42
3.1.1 Đăng kí IMS 42
3.1.1.1 Luồng thông tin đăng kí với người dùng chưa đăng kí 44
3.1.1.2 Luồng thông tin đăng kí lại cho người dùng đã đăng kí 50
3.1.2 Thủ tục xóa đăng kí mức ứng dụng 52
3.1.2.1 Xóa đăng kí khởi tạo di động 52
3.1.2.2 Xóa đăng kí khởi tạo mạng 54
3.2 Thủ tục liên quan đến truy vấn thông tin định tuyến (giao diện Dx) 59
3.2.1 Nhận dạng người dùng tới giải đáp HSS 59
3.2.2 Đăng kí trên SLF 62
3.2.3 Mời UE trên SLF 63
3.3 Khởi tạo phiên 64
3.4 Tính cước 65
3.4.1 Kiến trúc tính cước 65
3.4.2 Kiến trúc tính cước ngoại tuyến 65
3.4.2.1 Chức năng tập hợp tính cước CCF 66
3.4.2.2 Chức năng cổng tính cước 67
3.4.2.3 Hệ thống hóa đơn 67
3.4.2.3 Điểm tham chiếu Rf (Diameter) 67
3.4.3 Kiến trúc tính cước trực tuyến 81
3.4.3.1 Chức năng tính cước sự kiện (ECF) 81
3.4.3.2 Chức năng tính cước phiên (SCF) 82
3.4.3.3 Chức năng tính cước kênh mang (BCF) 82
3.4.3.4 Chức năng phân loại 83
3.4.3.5 Điểm tham chiếu Ro 83
3.4.4 Các AVP sử dụng cho thanh toán trực tuyến và ngoại tuyến 88
Kết luận chương 90
KẾT LUẬN CHUNG 91
TÀI LIỆU THAM KHẢO 92
Nguyễn Minh Quang – D04VT2

ii
Đồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết tắt
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
Từ viết tắt Từ đầy đủ Tiếng Việt
3GPP Third Generation Partnership
Project
Dự án hợp tác thế hệ thứ ba
3GPP2 Third Generation Partnership
Project 2
Dự án hợp tác thế hệ thứ ba 2
AAA Authentication, authorization
and accounting
Nhận thực, cấp phép và thanh toán
AAL ATM adaptation layer Lớp thích ứng ATM
ACA Accounting-Answer Trả lời- thanh toán
ACR Accounting requests Yêu cầu thanh toán
ADSL Asynchronous Digital
Subscriber Line
Đường dây thuê bao số không đồng
bộ
AH Authentication header Header nhận thực
AKA Authentication and key
agreement
Thỏa thuận khóa và nhận thực
AS Application server Server ứng dụng
ATM Asynchronous transfer mode Phương thức truyền tải bất đồng bộ
AVP Attribute value pair; audio
video profile
Cặp giá trị thuộc tính; profile âm
thanh hình ảnh

BCF Bearer Charging Function Chức năng tính cước kênh mạng
BER Bit error ratio Tốc độ bít lỗi
BGCF Breakout Gateway Control
Function
Chức năng điểu khiển cổng nối
xuyên
BICC Bearer Independent Call
Control
Điều khiển cuộc gọi độc lập kênh
mang
BS Bearer service; billing system Dịch vụ kênh mạng, hệ thống hóa
đơn
BSF Bootstrapping Server
Function
Chức năng server tự mồi
BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc
CAMEL Customized Applications for
Mobile network Enhanced
Logic
Ứng dụng theo yêu cầu khách hàng
đối với
CAP Camel Application Part Phần ứng dụng Camel
CCF Charging Collection Function Chức năng tập hợp tính cước
CCSA China Communications
Standards Association
Liên hiệp chuẩn thông tin Trung
Quốc
CDMA Code Division Multiple
Access
Đa truy nhập phân chia theo mã

CDR Charging Data Record Bản ghi dữ liệu cước, bản ghi chi tiết
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
iii
Đồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết tắt
Charging Detail Record cước
CGF Charging Gateway Function Chức năng cổng tính cước
CK Ciphering key Khóa mật mã
CSN Circuit switching network Mạng chuyển mạch kênh
CN Core Network Mạng lõi
CS Circuit-switched Chuyển mạch kênh
CSCF Call Session Control Function Chức năng điều khiển phiên gọi
CSCN Circuit Switched Core
Network
Mạng lõi chuyển mạch kênh
DHCP Dynamic Host Configuration
Protocol
Giao thức cầu hình trạm động
DOS Denial of service Từ chối dịch vụ
DNS Domain name system Hệ thống tên miền
DSL Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số
EAP Extensible Authentication
Protocol
Giao thức nhận thực mở rộng
ECF Event Charging Function Chức năng tính cước sự kiện
GGSN Gateway GPRS Support Node Node hỗ trợ cổng GPRS
GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói chung
GSM Global System for Mobile
Communications
Hệ thống viễn thông di động toàn cầu
HLR Home location register Bộ đăng ký vị trí nhà

HSS Home Subscriber Server Server thuê bao nhà
HTTP Hyper Text Transfer Protocol Giao thức truyền tải siêu văn bản
ICID IMS charging identifier Nhận dạng tính cước IMS
I-CSCF Interrogating-CSCF CSCF –Thẩm vấn (hỏi)
IETF Internet Engineering Task
Force
Nhóm đặc trách kỹ thuật về Internet
IK Integrity key Khóa toàn vẹn
IKE Internet Key Exchange Trao đổi khóa Internet
IMS-MGW IP Multimedia Subsystem-
Media Gateway Function
Chức năng cổng phương tiện – phân
hệ đa phương tiện IP.
IMS IP Multimedia Subsystem Phân hệ đa phương tiện IP
IM-SSF IP Multimedia Service
Switching Function
Chức năng chuyển mạch dịch vụ đa
phương tiện IP
IP Internet Protocol Giao thức Internet
IP-CAN IP-Connectivity Access
Network
Mạng truy nhập kết nối IP
IPsec Internet Protocol security Bảo mật giao thức Internet
IPv4 Internet Protocol Version 4 Giao thức Internet phiên bản 4
IPv6 Internet Protocol Version 6 Giao thức Internet phiên bản 6
IP-SSF IP Multimedia Service
Switching Function
Chức năng chuyển mạch dịch vụ đa
phương tiện IP
ISC IMS Service Control Điều khiển dịch vụ IMS

Nguyễn Minh Quang – D04VT2
iv
Đồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết tắt
ISDN Integrated Services Digital
Network
Mạng số đa dịch vụ
ISIM IP Multimedia Services
Identity Module
Môđun nhận dạng dịch vụ đa phương
tiên IP
ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ
Internets
ISUP ISDN User Part Phần người dùng ISDN
LCS Location services Dịch vụ vị trí
LIA Location-Info-Answer Trả lời thông tin vị trí
LIR Location-Info-Request Yêu cầu thông tin vị trí
MAR Multimedia-Auth-Request Yêu cầu
MEGACO Media Gateway Control
Protocol
Giao thức điểu khiển cổng phương
tiện
MGCF Media Gateway Control
Function
Chức năng điều khiển cổng phương
tiện
MGW Media gateway function Chức năng cổng phương tiện
MID Media stream identification Nhận dạng luồng phương tiện
MMS Multimedia Messaging
Service
Dịch vụ nhắn tin đa phương tiện

MRFC Multimedia Resource
Function Controller
Bộ điều khiển chức năng tài nguyên
đa phương tiện
MSC Mobile switching centre Trung tâm chuyển mạch di động
NAI Network access identifier Nhận dạng truy nhập mạng
NAPTR Naming authority pointer
NAS Network access server Server truy nhập mạng
NASREQ Network Access Server
Requirements
Yêu cầu server truy nhập mạng
NGN Next Gene Network Mạng thế hệ tiếp theo
NTP Network Time Protocol Giao thức thời gian mạng
OCS Online Charging System Hệ thống tính cước trực tuyến
P-CSCF Proxy-CSCF CSCF - ủy quyền
PDF Policy Decision Function Chức năng quyết định chính sách
PDP Packet Data Protocol; policy
decision point
Giao thức dữ liệu gói; điểm quyết
định chính sách.
PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động công cộng mặt đất
PS Packet-switched; presence
server
Chuyển mạch gói; server hiện thời
PSTN Public Switched Telephone
Network
Mạng điện thoại chuyển mạch kênh
công cộng
QoS Quality of service Chất lượng dịch vụ
RADIUS Remote Authentication Dial

In User Service
Dịch vụ người sử dụng quay số nhận
thực từ xa
SA Security association Liên kết bảo mật
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
v
Đồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết tắt
SAA Server-Assignment-Answer Trả lời gán server
SAR Server-Assignment-Request Yêu cầu gán server
S-CDR SGSN-CDR Bản ghi chi tiết cước SGSN
SCF Session Charging Function Chức năng tính cước phiên
SCS Service Capability Server Server khả năng dịch vụ
S-CSCF Serving-CSCF CSCF - Phục vụ
SCTP Stream Control Transmission
Protocol
Giao thức truyền dẫn điều khiển
luồng
SDP Session Description Protocol Giao thức miêu tả phiên
SGSN Serving GPRS Support Node Node hỗ trợ dịch vụ GPRS
SGW Signalling Gateway Cổng báo hiệu
SIP Session Initiation Protocol Giao thức khởi tạo phiên
SIPS Secure SIP Bảo mật SIP
SLF Subscription Locator Function Chức năng định vị đăng ký thuê bao
SNMP Simple Network Management
Protocol
Giao thức quản lý mạng đơn giản
SRV Service records Bản ghi dịch vụ
SSF Service Switching Function Chức năng chuyển mạch phục vụ
TCP Transmission Control
Protocol

Giao thức điều khiển truyền dẫn
TCP/IP TCP/IP stack Ngăn xếp TCP/IP
TLS Transport Layer Security Bảo mật lớp truyền tải
TTL Time to live Thời gian sống
UA User Agent Tác nhân người dùng
UAA User-Authorization-Answer Trả lời cấp phép người dùng
UAR User-Authorization-Request Yêu cầu cấp phép người dùng
UDP User Datagram Protocol Giao thức dữ dữ liệu người dùng
UE User equipment Thiết bị người dùng
UMTS Universal Mobile
Telecommunications System
Hệ thống viễn thông di động toàn cầu
URI Uniform resource identifier Nhận dạng tài nguyên duy nhất
URL Universal resource locator Định vị tài nguyên chung
USIM Universal Subscriber Identity
Module
Môđun nhận dạng thuê bao toàn cầu
UTRAN UMTS terrestrial radio access
network
Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất
UMTS
VHE Virtual home environment Môi trường nhà ảo
VPN Virtual private network Mạng riêng ảo
VoIP Voice over IP Thoại qua IP
WAP Wireless Application Protocol Giao thức ứng dụng không dây
WCDMA Wideband Code Division
Multiple Access
Đa truy nhập phân chia theo mã băng
rộng
WLAN Wireless Local Area Network Mạng vùng nội bộ không dây

Nguyễn Minh Quang – D04VT2
vi
Đồ án tốt nghiệp đại học Danh mục hình vẽ và bảng biểu
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Kiến trúc phân lớp IMS 7
Hình 1.2 Sơ đồ kiến trúc chức năng IMS của 3GPP 8
Hình 1.3 Kiến trúc CSCF 9
Hình 1.4 Giao diện Diameter giữa HSS, SLF và các CSCF, giao diện SIP giữa
các CSCF 13
Hình 1.5 Kiến trúc MRF 14
Hình 1.6 Kiến trúc IMS với các giao diện 17
Hình 1.7 Mô hình IMS theo ITU-T 19
Hình 1.8 Mô hình IMS của ETSI 20
Hình 2.1 Tổng quan về Diameter 23
Hình 2.2 Kiến trúc phân lớp giao thức Diameter 24
Hình 2.3 Giao thức cơ bản Diameter 24
Hình2.4 Thành phần Relay 25
Hình2.4 Thành phần PROXY 25
Hình 2.5 Diameter Redirect Agent 26
Hình 2.6 Thực thể Diameter Translation 27
Hình 2.7 Định dạng bản tin 27
Hình 2.8 Cấu trúc gói tin cơ bản Diameter 28
Hình 2.10 Định dạng bản tin SCTP 33
Hình 2.11 Cấu trúc tiêu đề TCP 34
Hình 2.12 phiên và kết nối trong Diameter 37
Hình 2.16 Ví dụ về lỗi giao thức và bản tin trả lời 40
Hình 2.17 Ví dụ về lỗi ứng dụng bản tin trả lời 40
Hình 3.1 Lưu đồ đăng ký IMS mức cao 42
Hình 3.2 Đăng kí với người dùng chưa đăng kí 48
Hình 3.3 Đăng kí lại với người dùng đã được đăng kí 50

Hình 3.4 Xóa đăng kí với người dùng đã được đăng kí 52
Hình 3.5 Xóa đăng kí khởi tạo mạng – hết thời gian đăng kí 55
Hình 3.6 Xóa đăng kí ứng dụng khởi tạo mạng bởi HSS – quản lí 56
Hình 3.7 Xóa đăng kí ứng dụng khởi tạo mạng-mặt bằng dịch vụ 58
Hình 3.8 Đăng kí trên SLF (trường hợp 1) 62
Hình 3.9 Đăng kí trên SLF(trường hợp 2) 63
Hình 3.10 Mời UE trên SLF 63
Hình 3.11 Lưu đồ thiết lập phiên IMS mức cao 64
Hình 3.13 Biểu đồ chuỗi bản tin cho thiết lập phiên (di động) 70
Hình 3.14 Bảng chuỗi bản tin cho thiết lập phiên (kết thúc di động) 71
Hình 3.15 Biểu đồ chuỗi bản tin đối với môi trường thay đổi 72
Hình 3.16 Biểu đồ chuỗi bản tin cho từ bỏ phiên 73
Hình 3.17 Biều đồ chuỗi bản tin đối với mang khởi tạo gỡ bỏ phiên 74
Hình 3.18 Biều đồ chuỗi bản tin cho thiết lập phiên (PSTN khởi tạo) 75
Hình 3.19 Biểu đồ chuỗi bản tin cho thiết lập phiên (IMS khởi tạo) 76
Hình 3.20 Biểu đồ chuỗi bản tin cho dỡ bỏ phiên (PSTN khởi tạo) 77
Hình 3.21 Biểu đồ chuỗi bản tin cho gỡ bỏ phiên (IMS khởi tạo) 78
Bảng 3.5 Mô tả sử dụng những bản tin trong thanh toán ngoại tuyến 78
Hình 3.22 Kiến trúc tính cước IMS trực tuyến 81
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
vii
Đồ án tốt nghiệp đại học Danh mục hình vẽ và bảng biểu
Hình 3.23 IEC – Hoạt động chuyển giao đơn vị 84
Hình 3.24 ECUR – Các đơn vị dành riêng và hoạt động tính cước đơn vị 85
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
viii
Đồ án tốt nghiệp đại học Danh mục hình vẽ và bảng biểu
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 So sánh đặc điểm của các mô hình IMS 21
Bảng 2.1 Bảng mã lệnh Diameter 29

Bảng 2.2 Một số AVPs 31
Bảng 2.3 Tổng kết sự khác nhau giữa Diameter và RADIUS 41
Bảng 3.1 Thông tin được lưu trước, trong và sau quá trình đăng ký 43
Bảng 3.2 Mã lệnh trong giao diện Cx và Dx 44
Bảng 3.3 Bản tin yêu cầu thanh toán khởi sự bởi SIP hoặc bản tin ISUP cho tất
cả các nút IMS trừ MRFC và AS 69
Bảng 3.4 Bản tin yêu cầu thanh toán khởi tạo bởi các phương pháp SIP đối với
MRFC 70
Bảng 3.6 Bản tin yêu cầu thanh toán (ACR) dành cho thanh toán ngoại tuyến
79
Bảng 3.7 Bản tin trả lời thanh toán (ACA) cho thanh toán ngoại tuyến 80
Bảng 3.8 đưa ra cấu trúc cơ bản của bản tin Diameter CC-Request được sử
dụng trong thanh toán trực tuyến IMS 87
87
Bảng 3.9 Nội dung Bản tin trả lời giám sát thanh toán (CCA) đối với thanh
toán trực tuyến 87
Bảng 3.10 Diameter AVP mà được sử dụng cho thanh toán IMS 89
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
ix
Đồ án tốt nghiệp đại học Lời nói đầu
LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự phát triển của xã hội là nhu cầu thông tin ngày càng đòi hỏi cấp
bách đối với cuộc sống con người. Hiện tại và trong thời gian tới nhu cầu phát triển
các loại hình dịch vụ thoại, phi thoại, Internet và đặc biệt là các loại hình dịch vụ
băng rộng ngày một tăng và không thể tách rời đời sống xã hội. Để thỏa mãn nhu
cầu đó mạng viễn thông đòi hỏi phải có cấu trúc hiện đại linh hoạt và nhất là thỏa
mãn mọi nhu cầu về dịch vụ đa phương tiện. Mạng phải có tổ chức đơn giản nhưng
có nhiều chức năng. Mạng, dịch vụ và đầu cuối phải được tích hợp thì mới có khả
năng cung cấp dịch vụ băng rộng đa phương tiện cho khách hàng.
Thực tế mạng viễn thông hiện nay đã có một bước tiến dài nhờ có sự bùng

nổ của các công nghệ mới và nhu cầu sử dụng dịch vụ viễn thông của khách hàng.
Tuy nhiên trong tương lai mạng viễn thông không những chỉ thỏa mãn cho khách
hàng các dịch vụ thoại, phi thoại, Internet và các dịch vụ băng rộng mà còn phải đáp
ứng cho khách hàng các dịch vụ có độ tích hợp cao, các dịch vụ đa phương tiện với
các thuộc tính an ninh, bảo mật, chất lượng, linh hoạt và thông minh nhất.
Công nghệ mạng đã trải qua các giai đoạn chuyển đổi từ tương tự sang số, từ
chuyển mạch kênh sang chuyển mạch gói IP, từ mạng số tích hợp băng hẹp sang
mạng số tích hợp băng rộng để có thể đáp ứng nhu cầu sử dụng dịch vụ cho người
dùng đầu cuối. Mặc dù vậy mạng hiện tại vẫn không thỏa mãn hết được nhu cầu của
khách hàng. Chính vì vậy cần có một tổ chức mạng mới tập hợp được tất cả các ưu
điểm của mạng viễn thông hiện tại và phải đáp ứng được các nhu cầu truyền thông
trong tương lai.
Một trong những xu hướng phát triển hiện nay là thiết lập các phân hệ đa
phương tiện IP trong mạng NGN. Các phân hệ này là nền tảng hội tụ mạng cố định
và di động, hội tụ đầu cuối, hội tụ dịch vụ,…
Diameter là giao thức có ý nghĩa quan trọng trong IMS, cụ thể là trong quá
trình nhận thực, cấp quyền và thanh toán cho các thuê bao với nhiều yêu cầu truy
nhập và dịch vụ phương tiện khác nhau. Vì vậy, nghiên cứu để nắm bắt được cấu
trúc, hoạt động của giao thức này là việc làm cần thiết trong việc định hướng nghiên
cứu mạng và dịch vụ mới trên nền IMS.
Nội dụng đồ án bao gồm 3 chương:
Chương 1: Giới thiệu về kiến trúc IMS, chức năng của từng phần tử và một số
so sánh giữa các mô hình kiến trúc của một số tổ chức khác nhau trong chuẩn hóa
IMS.
Chương 2: Trình bày tổng quan về giao thức Diameter, lịch sử phát triển, các
thành phần Diameter, định dạng bản tin, vận chuyển, kết nối và phiên, bảo mật,…
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
1
Đồ án tốt nghiệp đại học Lời nói đầu
Chương 3: Nghiên cứu về một số thủ tục trong IMS sử dụng giao thức Diameter

như đăng kí, xóa đăng kí, thiết lập phiên, truy vấn thông tin định tuyến, tính cước.
Em xin chân thành cảm ơn cô giáo Ths. Nguyễn Thi Thu Hằng và các thầy
cô giáo trong khoa Viễn Thông thuộc Học viện công nghệ Bưu Chính Viễn Thông
cùng gia đình đã tận tình dạy dỗ và giúp đỡ em trong quá trình học tập cũng như
làm đồ án này.
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
2
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1-Tổng quan về IMS
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ IMS
1.1 Sự ra đời và phát triển IMS
Phân hệ đa phương tiện IP (IMS - IP Multimedia Subsystem) là một tập các
đặc điểm kỹ thuật mô tả trong kiến trúc mạng thế hệ sau NGN cho việc thực thi các
dịch vụ đa phương tiện và thoại dựa trên IP. IMS định nghĩa một kiến trúc và cơ cấu
hoàn chỉnh cho phép hội tụ thoại, hình ảnh, dữ liệu với các công nghệ mạng di động
dựa trên cơ sở hạ tầng IP. Nó hoàn thiện lỗ hổng giữa hai mô hình truyền thông
thành công nhất, là công nghệ tế bào và Internet. Có thể hình dung được rằng người
sử dụng có thể lướt Web, chơi game trực tuyến hoặc tham gia một hội nghị video
quan trọng cho dù đang ở đâu và sử dụng các thiết bị cầm tay nào. Đó là một viễn
cảnh của IMS, cung cấp truy nhập di động cho tất cả các dịch vụ mà Internet hỗ trợ.
IMS được định nghĩa đầu tiên bởi 3GPP (Third Generation Partnership
Project), như là phần của các chuẩn làm việc hỗ trợ cho mạng GSM và công nghệ
vô tuyến phát triển. IMS đã được giới thiệu đầu tiên trong 3GPP phiên bản 5, trong
đó giao thức khởi tạo phiên SIP của IETF được chọn làm giao thức chính cho IMS.
Sau đó IMS đã được cải tiến rong các phiên bản 6 và 7 của 3GPP, bao gồm thêm
các tính năng mới như quản lý nhóm, liên kết với WLAN và các hệ thống dựa trên
CS, truy nhập băng rộng cố định.
Bên cạnh đó 3GPP2, cũng tham gia chuẩn hóa IMS. 3GPP2 được tạo ra để
phát triển các hệ điều hành liên hệ thống viễn thông của Bắc Mỹ và mạng di động
Châu Á thành hệ thống thế hệ thứ 3. Hai kiến trúc IMS này được định nghĩa bởi hai

tổ chức này khá giống nhau nhưng không hoàn toàn. 3GPP2 thêm sự điều chỉnh
thích hợp cho một vài chi tiết riêng của họ. Tuy nhiên mục đích của hai tổ chức là
để đảm bảo ứng dụng IMS sẽ làm việc tương thích trên các cơ sở hạ tầng mạng
khác nhau.
Ngoài 3GPP và 3GPP2, liên minh di động mở (OMA - Open Mobile
Alliance) đóng một vai trò quan trọng trong việc đưa ra và phát triển các chuẩn dịch
vụ của IMS. Các dịch vụ định nghĩa bởi OMA được xây dựng ở trên cơ sở hạ tầng
IMS như là bản tin nhanh, dịch vụ hiện thời và dịch vụ quản lý nhóm,…
1.2 Các yêu cầu kiến trúc
• Kết nối IP
Yêu cầu cơ bản đối với một khách hàng truy nhập tới các dịch vụ IMS là phải có
một kết nối IP. Thêm vào đó, phải sử dụng cho IPv6. Kết nối IP có thể đạt được từ
mạng nhà (home network) và từ mạng khách (visited network).
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
3
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1-Tổng quan về IMS
• Truy nhập độc lập
IMS được thiết kế để truy nhập độc lập do đó các dịch vụ IMS có thể được
cung cấp trên bất kỳ mạng kết nối IP nào (ví dụ như GPRS, WLAN, đường dây
thuê bao số truy nhập băng rộng).
• Đảm bảo chất lượng dịch vụ cho các dịch vụ đa phương tiện IP
Trong mạng Internet công cộng, thời gian trễ của các gói tin có thể lớn và
biến động, nhiều gói đến không theo thứ tự, bị mất hoặc bị loại bỏ. Điều này sẽ
không xảy ra trong IMS. Các mạng truyền tải và truy nhập cơ sở cùng với IMS
cung cấp chất lượng dịch vụ từ đầu cuối đến đầu cuối.
Thông qua IMS, UE thương lượng dung lượng, tốc độ và yêu cầu QoS trong
quá trình thiết lập phiên hoặc thay đổi phiên SIP. UE có thể thương lượng các tham
số như sau:
• Kiểu phương tiện, hướng của lưu lượng;
• Kiểu tốc độ bít phương tiện, kích cỡ gói, tần số truyền tải gói;

• Cách sử dụng tải trọng RTP cho các loại phương tiện;
• Thích ứng băng thông;
Sau khi thương lượng các tham số tại mức ứng dụng, các UE dành tài
nguyên thích hợp từ mạng truy nhập. Khi đã tạo ra được chất lượng đầu cuối đến
đầu cuối, các UE mã hóa và đóng gói từng loại phương tiện riêng biệt với một giao
thức thích hợp (ví dụ RTP) và gửi những gói phương tiện này tới mạng truy nhập và
truyền tải mạng bằng cách sử dụng một giao thức lớp truyền tải (TCP hoặc UDP)
trên IP. Các nhà vận hành mạng thương lượng thỏa thuận mức dịch vụ để đảm bảo
mức QoS trên đường trục liên kết nối.
• Truyền thông đảm bảo
Bảo mật là yêu cầu cơ bản trong mỗi hệ thống viễn thông và IMS không phải
là ngoại lệ. IMS cung cấp ít nhất môt mức bảo mật giống như GPRS và các mạng
chuyển mạch kênh: ví dụ IMS đảm bảo rằng mọi người dùng được nhận thực trước
khi họ có thể sử dụng các dịch vụ và người dùng có thể bổ sung yêu cầu khi đã
được kết nối một phiên.
• Sắp xếp tính cước
Kiến trúc IMS cho phép sử dụng các mô hình tính cước khác nhau bao gồm
khả năng tính cước chỉ bên gọi hoặc tính cước cả bên gọi và bị gọi dựa trên các tài
nguyên đã được sử dụng trong lớp truyền tải. Sau này cước có thể tính toàn bộ cho
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
4
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1-Tổng quan về IMS
bên gọi trong phiên IMS. Có thể sử dụng các kế hoạch tính cước khác nhau tại lớp
truyền tải và lớp IMS. Tuy nhiên, một nhà vận hành có thể bị hẫp dẫn bởi các thông
tin tính cước nảy sinh tại lớp tính cước truyền tải và IMS (dịch vụ và nội dung).
Khả năng này sẽ được cung cấp nếu một nhà vận hành tận dụng được một điểm
tham chiếu điều khiển chính sách.
Kiến trúc IMS hỗ trợ khả năng tính cước trực tuyến (online) và ngoại tuyến
(offline). Tính cước trực tuyến là quá trình tính cước mà thông tin tính cước có thể
tác động thời gian thực đến dịch vụ được đưa ra và do vậy hoạt động trực tiếp với

điều khiển phiên hoặc dịch vụ. Thực tế một nhà vận hành có thể kiểm tra tài khoản
của người dùng trước khi cho phép người dùng đó tham gia một phiên và dừng
phiên khi tài khoản đã hết. Các dịch vụ trả tiền trước là các ứng dụng cần thiết đối
với khả năng tính cước trực tuyến. Tính cước ngoại tuyến là một quá trình tính cước
mà thông tin tính cước không tác động thời gian thực tới các dịch vụ đưa ra. Đây là
mô hình truyền thống trong đó thông tin tính cước được thu thập trong một giai
đoạn riêng và vào cuối giai đoạn đó nhà vận hành mạng sẽ gửi hóa đơn tới khách
hàng.
• Hỗ trợ chuyển vùng
Từ quan điểm của người sử dùng điều quan trọng là phải được truy nhập tới
dịch vụ bất kể họ đang ở vị trí địa lý nào. Tính năng chuyển vùng làm cho việc sử
dụng các dịch vụ là có thể thực hiện được, kể cả người sử dụng đó có đang nằm
trong vị trí địa lý của mạng nhà hay không.
• Liên kết với các mạng khác
Rõ ràng là IMS không thể cùng được triển khai trên toàn thế giới. Hơn nữa,
mọi người không thể thay đổi thiết bị kết cuối hoặc đăng ký thuê bao điện thoại một
cách nhanh chóng. Điều này nảy sinh một vấn đề làm thế nào để kết nối được tới
người dùng bất kể họ đang ở đâu và sử dụng loại đầu cuối nào. Để trở thành một
kiến trúc và công nghệ mạng truyền thông thành công, IMS phải có khả năng kết
nối tới nhiều khách hàng nhất có thể.
Do vậy, IMS phải hỗ trợ các kết nối với các người dùng PSTN, ISDN, di
động và Internet. Thêm nữa, nó cần có khả năng hỗ trợ các phiên với ứng dụng
Internet.
• Phát triển dịch vụ
Tầm quan trọng của mặt phẳng dịch vụ có thể mở rộng để đưa ra các dịch vụ
mới nhanh chóng, điều đó có nghĩa là các phương pháp cũ của việc chuẩn hóa các
dịch vụ viễn thông, các ứng dụng và dịch vụ bổ sung là không được chấp nhận nữa.
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
5
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1-Tổng quan về IMS

Do đó 3GPP đã chuẩn hóa các khả năng dịch vụ để hỗ trợ thoại, hình ảnh, đa
phương tiện, các bản tin, chia sẻ tệp (file), truyền số liệu và các dịch vụ bổ sung cơ
bản trong IMS.
• Thiết kế phân lớp
3GPP đã quyết định sử dụng phương pháp phân lớp cho thiết kế kiến trúc
IMS. Điều này có nghĩa là các dịch vụ kênh mang và truyền tải tách biệt với mạng
báo hiệu IMS và các dịch vụ quản lý phiên. Hơn nữa các dịch vụ là chạy trên mạng
báo hiệu IMS.
Phương pháp phân lớp gia tăng tầm quan trọng của lớp ứng dụng. Khi các
ứng dụng tách biệt nhau và các chức năng chung có thể được cung cấp bởi mạng
IMS cơ sở thì các ứng dụng chạy trên UE sử dụng nhiều kiểu truy nhập khác nhau.
1.3 Kiến trúc phân lớp IMS
IMS là một chuẩn dựa trên mạng viễn thông toàn IP, sử dụng cả mạng có dây
và không dây hiện tại với sự đa dạng các dịch vụ đa phương tiện bao gồm: audio,
video, thoại, văn bản, và dữ liệu. Các dịch vụ dựa trên IMS có thể được phân chia
thành ba loại như sau:
• Dịch vụ phi thời gian thực như dịch vụ tin nhắn và phân phối nội dung đa phương
tiện.
• Dịch vụ gần thời gian thực ví dụ như Push to talk qua mạng thông tin di động tổ
ong và dịch vụ Game.
• Dịch vụ thời gian thực như thoại, audio hoặc video, hội nghị dựa trên nền chuyển
mạch gói.
Mạng di động và cố định có thể được hội tụ trên nền tảng IMS hoàn toàn IP.
Để thấy được xu hướng đó, một mạng IMS được định nghĩa trong một kiến trúc
mặt phẳng ngang, bao gồm 3 lớp chức năng: truyền tải, điều khiển và ứng dụng như
được chỉ ra ở hình 1.1.
Lớp dưới cùng là lớp truyền tải thực hiện truyền tải các luồng phương tiện.
Lớp này bao gồm các thiết bị switch, router và các thực thể xử lý phương tiện như
media gateway, media server, được sử dụng cho cả mạng đường trục và mạng truy
nhập. Người dùng của mạng IMS có thể kết nối thông qua sự đa dạng về mạng truy

nhập và kỹ thuật bao gồm cả mạng không dây và có dây. Một vài người sử dụng có thể
kết nối trực tiếp tới IMS thông qua mạng dựa trên IP, người dùng khác có thể kết nối
gián tiếp với mạng IMS thông qua PSTN. Mỗi một kiểu kết nối trên tới mạng IMS đều
được thực hiện dễ dàng bởi các phần tử logic trong lớp truyền tải. Như là một lớp truy
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
6
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1-Tổng quan về IMS
nhập không phụ thuộc mạng, IMS có thể kết nối đến nhiều loại mạng khác nhau hiện
có:
• Mạng di động thế hệ 3 (3G UMTS);
• Mạng di động thế hệ 2,5 (2,5G GPRS);
• Các mạng IP hiện nay như WLAN, WiMax;
• PSTN qua Gateway;
• Mạng cố định của các khu dân cư (DSL) và cable băng rộng;
• Mạng cố định của khu kinh doanh qua IP Centrex.
Mục đích của lớp truyền tải là tách biệt các lớp cao hơn của IMS khỏi các công
nghệ mạng truy nhập phức tạp trong việc nhận và gửi báo hiệu, phương tiện từ thiết bị.
Các phần tử mạng trong lớp truyền tải IMS cung cấp một giao diện chung tới lớp điều
khiển và không quan tâm tới mạng truy nhập. Các phần tử này chịu trách nhiệm biên
dịch các giao thức từ mạng kết nối thành các giao thức cần thiết tác động với mạng lõi
IMS.
Hình 1.1 Kiến trúc phân lớp IMS
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 điều khiển truy nhập qua các giao thức báo
hiệu như SIP, Diameter, H248. Lớp điều khiển là mạng lõi của IMS, cung cấp
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
7
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1-Tổng quan về IMS
khả năng điều khiển hiệu quả cho các thiết bị của người sử dụng kết nối tới nhiều

kiểu mạng truy nhập. Lớp này cũng bao gồm server thuê bao nhà (HSS) để lưu
trữ thông tin như vị trí vật lý của người dùng, phân phát tài nguyên và dữ liệu
bảo mật có liên quan.
Lớp thứ 3 trong kiến trúc IMS là lớp ứng dụng. 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 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.
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. Kiến trúc phân hệ IM tạo lập một nguồn tài nguyên chia sẻ hấp dẫn và cơ
hội cho việc tiết kiệm chi phí của nhà khai thác mạng và nhà cung cấp dịch vụ.
1.4 Kiến trúc chức năng IMS
1.4.1 Sơ đồ khối kiến trúc
3GPP, ETSI và diễn đàn Parlay định nghĩa kiến trúc chức năng của IMS như
trên hình vẽ 1.2:

P-CSCF
CSCF

MGCF

HSS

Cx

M¹ng ®a ph ¬ng tiÖn IP
IMS-

MGW
PSTN

Mn

Mb

Mg

Mm


MRFP
Mb

Mr


Mb

M¹ng b¸o hiÖu di
®éng kÕ thõa
CSCF

Mw

Mw

Gm

BGCF

Mj

Mi

BGCF

Mk

Mk

C, D,
Gc, Gr
UE
Mb

Mb

Mb

MRFC
SLF

Dx

M
p
PSTN

PSTN

Gq

Ph©n hÖ IM

Hình 1.2 Sơ đồ kiến trúc chức năng IMS của 3GPP
IMS trong NGN thực hiện 3 chức năng chính:
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
8
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1-Tổng quan về IMS
 Hội tụ mạng di động và mạng cố định;
 Hội tụ dịch vụ, cung cấp dịch vụ truyền thông đa phương tiện trên nền gói
IP;
 Hội tụ đầu cuối;
1.4.2 Chức năng các phần tử trong IMS
CSCF có thể có một số vai trò khác nhau khi được sử dụng trong phân hệ đa
phương tiện IP. Nó có thể hoạt động như một Proxy-CSCF (P-CSCF), như một
Serving-CSCF (S-CSCF), và có thể như một Interrogating-CSCF (I-CSCF). Hình
1.3 thể hiện kiến trúc CSCF.
Hình 1.3 Kiến trúc CSCF
1.4.2.1 CSCF ủy quyền (P-CSCF)
P-CSCF là điểm giao tiếp đầu tiên trong IMS. Địa chỉ của nó được UE tìm ra
sau khi kích hoạt thành công một ngữ cảnh PDP. P-CSCF xử lý như một người đại
diện tiếp nhận yêu cầu rồi phục vụ hoặc gửi chúng đi. P-CSCF sẽ không thay đổi
các URI yêu cầu trong bản tin INVITE SIP. P-CSCF có thể cư xử như một UA
(User Agent – tác nhân người dùng) nhưng nó có thể kết thúc độc lập với giao dịch
SIP. Chức năng điều khiển chính sách (PCF) là một thực thể logic của P-CSCF.
P-CSCF thực hiện các chức năng sau:
 Chuyển tiếp yêu cầu đăng ký SIP nhận được từ UE tới một I-CSCF đã xác

định sử dụng tên miền mạng nhà khi được UE cung cấp;
 Chuyển tiếp một bản tin SIP nhận được từ UE tới một server SIP (ví dụ
S-CSCF) với tên của P-CSCF đã nhận được từ thủ tục đăng ký;
 Gửi trả lời hoặc yêu cầu tới UE;
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
9
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1-Tổng quan về IMS
Phát hiện hoặc điều khiển các yêu cầu thiết lập phiên khẩn cấp như các thủ
tục điều khiển lỗi.
 Phát ra các CDR;
 Bảo dưỡng hệ thống bảo mật giữa nó và UE;
 Thực hiện nén hoặc giải nén các bản tin SIP;
 Trao quyền quản lí mạng mang và quản lí QoS;
1.4.2.2 CSCF hỏi (I-CSCF)
I-CSCF là điểm giao tiếp trong phạm vi mạng của mạng nhà khai thác cho tất
cả các kết nối tới thuê bao của nhà khai thác mạng, hoặc một thuê bao chuyển mạng
hiện tại nằm trong phạm vi vùng phục vụ của nhà khai thác mạng. Trong một mạng
có thể có nhiều I-CSCF.
I-CSCF thực hiện các chức năng sau:
 Đăng kí
 Phân bổ một S-CSCF cho một người dùng thực hiện đăng kí SIP;
 Các luồng liên quan đến phiên và không liên quan đến phiên
 Định tuyến yêu cầu SIP nhận được từ mạng khác tới S-CSCF;
 Nhận địa chỉ của S-CSCF từ HSS;
 Gửi yêu cầu hoặc trả lời SIP tới S-CSCF đã được xác định;
 Sử dụng tài nguyên và thanh toán
 Phát ra các CDR;
 Cổng liên mạng ẩn cấu hình: trong việc thực hiện các chức năng trên nhà
khai thác có thể sử dụng chức năng cổng liên mạng ẩn cấu hình (THIG)
trong I-CSCF hoặc kĩ thuật khác để ẩn cấu hình và khả năng của mạng khỏi

các mạng ngoài. Khi một I-CSCF được chọn để ẩn cấu hình thì để truyền
phiên qua các miền mạng khác nhau I-CSCF (THIG) sẽ gửi yêu cầu hoặc
đáp ứng SIP tới I-CSCF (THIG) khác được phép vận hành và bảo dưỡng độc
lập cấu hình.
1.4.2.3 CSCF phục vụ (S-CSCF)
S-CSCF thực hiện dịch vụ điều khiển phiên cho UE. Nó bảo dưỡng trạng
thái một phiên khi cần thiết để nhà khai thác mạng hỗ trợ các dịch vụ. Trong phạm
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
10
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1-Tổng quan về IMS
vi mạng của nhà khai thác các S-CSCF khác nhau có thể có các chức năng khác
nhau. S-CSCF thực hiện các chức năng như sau:
 Đăng kí
 Có thể xử lí như một REGISTRAR (hộ tịch viên), nó tiếp nhận yêu
cầu đăng kí và thiết lập thông tin khả dụng cho nó qua server vị trí (ví
dụ HSS).
 Lưu lượng liên quan đến phiên và không liên quan đến phiên
 Điều khiển phiên cho các đầu cuối đã đăng kí. Nó sẽ từ chối truyền
thông IMS từ hoặc tới nhận dạng người dùng chung đã bị ngăn chặn
khỏi IMS sau khi đã hoàn thành các thủ tục đăng kí;
 Nó có thể xử lí như một Proxy Server, nó tiếp nhận các yêu cầu và
phục vụ hoặc gửi chúng đi;
 Nó có thể xử lí như một UA. Nó có thể kết thúc mà không phụ thuộc
vào phiên giao dịch SIP;
 Tương tác với mặt bằng dịch vụ để hỗ trợ các loại dịch vụ;
 Cung cấp cho các điểm đầu cuối bằng việc cung cấp các thông tin;
 Thay mặt cho một điểm đầu cuối khởi tạo (ví dụ thuê bao khởi tạo
hoặc UE)
o Nhận địa chỉ của I-CSCF từ cơ sở dữ liệu để nhà khai thác mạng
phục vụ thuê bao đích từ tên người dùng đích (ví dụ URL tel hoặc

URI SIP), khi thuê bao đích là khách từ một nhà khai thác mạng
khác gửi yêu cầu hoặc trả lời SIP tới I-CSCF đó.
o Khi tên của thuê bao đích (URL tel hoặc URI SIP) và thuê bao khởi
tạo là khách của cùng một nhà khai thác mạng gửi yêu cầu hoặc đáp
ứng SIP tới một I-CSCF trong phạm vi mạng của nhà khai thác.
o Phụ thuộc vào chính sách của nhà khai thác mà yêu cầu hoặc đáp
ứng SIP gửi tới server SIP khác đặt trong phạm vi một miền ISP bên
ngoài IMS.
o Gửi yêu cầu hoặc đáp ứng SIP tới BGCF để định tuyến cuộc gọi tới
miền PSTN hoặc miền chuyển mạch kênh.
 Thay mặt điểm đầu cuối đích (thuê bao kết cuối hoặc UE)
o Gửi trả lời hoặc yêu cầu SIP tới một P-CSCF tới một thuê bao nhà
trong phạm vi mạng nhà, hoặc cho một thuê bao chuyển mạng trong
phạm vi mạng khách mà ở đó mạng nhà không có một I-CSCF trong
tuyến.
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
11
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1-Tổng quan về IMS
o Gửi trả lời hoặc yêu cầu SIP tới một BGCF để định tuyến cuộc gọi
tới PSTN hoặc miền chuyển mạch kênh.
 Sử dụng tài nguyên và thanh toán
 Phát ra các CDR.
1.4.2.4 Chức năng điều khiển chuyển mạng (BGCF)
Chức năng điều khiển cổng chuyển mạng (BGCF) lựa chọn mạng PSTN
hoặc mạng chuyển mạch kênh (CSN) mà lưu lượng sẽ được định tuyến sang. Nếu
BGCF xác định được rằng lưu lượng chuyển mạng đó sẽ tới mạng PSTN hay mạng
chuyển mạch kênh nằm trong cùng mạng với BGCF thì nó sẽ lựa chọn một MGCF
để đáp ứng cho liên mạng với PSTN hay CSN. Nếu lưu lượng chuyển sang mạng
không nằm cùng với BGCF thì BGCF sẽ gửi báo hiệu phiên này tới BGCF đang
quản lý mạng đích đó.

BGCF thực hiện các chức năng như sau:
 Nhận yêu cầu từ S-CSCF để lựa chọn một điểm chuyển lưu lượng phù hợp
sang PSTN hay CSN;
 Lựa chọn mạng đang tương tác với PSTN hay CSN. Nếu như sự tương tác ở
trong một mạng khác thì BGCF sẽ gửi báo hiệu SIP tới BGCF của mạng đó.
Nếu như sự tương tác nằm trong một mạng khác và nhà khai thác yêu cầu ẩn
cấu hình mạng đó thì BGCF gửi báo hiệu SIP thông qua một I-CSCF (THIG)
về phía BGCF của mạng đó;
 Lựa chọn MGCF trong mạng đang tương tác với PSTN hoặc CSN và gửi báo
hiệu SIP tới MGCF đó. Điều này không thể sử dụng khi tương tác nằm trong
một mạng khác;
 Đưa ra các CDR.
BGCF có thể sử dụng thông tin nhận được từ các giao thức khác hoặc sử dụng
thông tin quản lí khi lựa chọn mạng sẽ tương tác.
1.4.2.5 Server thuê bao nhà (HSS)
Đây là cơ sở dữ liệu chung cho tất cả các người dùng, nó chứa cả HLR trong
mạng GPRS. HSS chịu trách nhiệm lưu trữ danh sách các đặc điểm và thuộc tính
dịch vụ của người dùng đầu cuối. Danh sách này được sử dụng để kiểm tra vị trí và
các biện pháp truy nhập thuê bao. HSS cung cấp thông tin thuộc tính người dùng
một cách trực tiếp hoặc thông qua các server. Thuộc tính thuê bao lưu trữ gồm:
nhận dạng người dùng, dịch vụ đã đăng ký, thông tin trao quyền. HSS chứa các
chức năng đa phương tiện IP để truyền tải thông tin tới các thực thể thích hợp trong
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
12
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1-Tổng quan về IMS
mạng lõi để thiết lập cuộc gọi hoặc phiên, an ninh, trao quyền vv. Nó cũng truy
nhập vào các server nhận thực như AUC, AAA.
Hình 1.4 Giao diện Diameter giữa HSS, SLF và các CSCF, giao diện SIP giữa các
CSCF
1.4.2.6 Chức năng định vị đăng ký thuê bao (SLF)

SLF (Subcription location function) được sử dụng như là một cơ chế phân
giải cho phép I-CSCF, S-CSCF và AS tìm được địa chỉ của HSS, nơi chứa số liệu
thuê bao khi nhiều HSS với các địa chỉ khác nhau được sử dụng trong mạng của nhà
khai thác.
1.4.2.7 Chức năng điều khiển cổng phương tiện (MGCF)
Chức năng điều khiển cổng phương tiện MGCF là một cổng hỗ trợ thông tin
giữa các người sử dụng IMS và mạng chuyển mạch kênh. MGCF và các cổng
phương tiện (IMS-MGW) chịu trách nhiệm cho báo hiệu và chuyển đổi các phương
tiện giữa miền chuyển mạch gói và các mạng chuyển mạch kênh (PSTN chẳng hạn).
MGCF giao tiếp với S-CSCF (hoặc BGCF) qua giao thức SIP. Báo hiệu cuộc gọi
SS7 hoặc ISUP được chuyển từ cổng báo hiệu của mạng chuyển mạch kênh và
MGCF qua giao thức SIGTRAN. MGCF phải phiên dịch các bản tin SIP và ISUP
để đảm bảo tương tác giữa hai giao thức này. Tất cả các báo hiệu điều khiển cuộc
gọi từ các người sử dụng ở mạng chuyển mạch kênh đều được đưa đến MGCF để
chuyển đổi ISUP (hay BICC) vào giao thức SIP, sau đó chuyển phiên đến IMS.
Tương tự tất cả các báo hiệu khởi nguồn từ IMS đến các người sử dụng ở mạng
chuyển mạch kênh được gửi đến MGCF. MGCF cũng điều khiển các kênh phương
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
13
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1-Tổng quan về IMS
tiện trong thực thể liên quan của mặt phẳng người sử dụng. Ngoài ra MGCF cũng
có khả năng báo cáo thông tin thanh toán cho chức năng tập hợp tính cước CCF.
Thành phần này là điểm kết cuối cho PSTN/ PLMN cho một mạng xác định.
MGCF thực hiện các chức năng sau:
 Điều khiển trạng thái cuộc gọi gắn liền với điều khiển kết nối cho các kênh
phương tiện trong một MGW;
 Truyền thông với CSCF;
 MGCF lựa chọn CSCF phụ thuộc vào số định tuyến cho các cuộc gọi lối vào
từ các mạng kế thừa;
 Thực hiện chuyển đổi giao thức giữa mạng kế thừa (ví dụ ISUP, R1/ R2

v.v ) và các giao thức điều khiển cuộc gọi trong IMS.
1.4.1.8 Chức năng tài nguyên đa phương tiện (MRF)
Kiến trúc liên quan đến chức năng tài nguyên đa phương tiện (MRF) được
thể hiện trong hình 1.5:
Hình 1.5 Kiến trúc MRF
MRF được phân tách thành bộ điều khiển chức năng tài nguyên đa phương
tiện MRFC và bộ xử lí chức năng tài nguyên đa phương tiện MRFP.
Bộ điều khiển chức năng tài nguyên đa phương tiện (MRFC): hỗ trợ các dịch
vụ liên quan đến kênh mang hội nghị, thông báo cho người sử dụng hay chuyển đổi
mã kênh mang. MRFC diễn giải báo hiệu SIP nhận được từ S-CSCF và sử dụng các
lệnh MEGACO (giao thức điều khiển cổng phương tiện) để điều khiển MRFP (bộ
xử lý chức năng tài nguyên đa phương tiện). MRFC có khả năng gửi các thông tin
thanh toán đến chức năng tập hợp tính cước CCF và hệ thống tính cước trực tuyến
OCS.
Nhiệm vụ của của MRFC như sau:
 Điều khiển tài nguyên phương tiện trong MRFP;
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
14
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1-Tổng quan về IMS
 Dịch thông tin đến từ AS và S-CSCF (ví dụ nhận dạng phiên) để điều khiển
MRFP một cách phù hợp.
Bộ xử lý chức năng tài nguyên đa phương tiện (MRFP): Cung cấp các tài
nguyên mặt phẳng người sử dụng theo yêu cầu và chỉ thị của MRFC
Nhiệm vụ của MRFP như sau:
 Cung cấp tài nguyên để MRFC điều khiển;
 Trộn các luồng phương tiện vào (ví dụ đối với nhiều phần phương tiện);
 Tài nguyên luồng phương tiện (thông báo đa phương tiện);
 Xử lí luồng phương tiện (ví dụ chuyển mã âm thanh, phân tích phương tiện).
1.4.2.9 Cổng phương tiện IMS (IMS-MGW)
IMS- MGW cung cấp kết nối mặt phẳng người dùng giữa các mạng chuyển

mạch kênh (PSTN, GSM) và IMS. Nó có thể kết thúc các kênh mang từ mạng
chuyển mạch kênh và các luồng phương tiện từ mạng đường trục (ví dụ luồng RTP
trong mạng IP). IMS-MGW có thể hỗ trợ chuyển đổi phương tiện điều khiển mang
và xử lí tải trọng (ví dụ mã hóa, triệt vọng, cầu hội nghị). Nó có thể:
 Tương tác với MRCF để điều khiển tài nguyên;
 Điều khiển tài nguyên như triệt tiếng vọng…
 Có thể cần phải mã hóa.
IMS-MGW còn được điều khiển bởi MGCF
1.4.2.10 Cổng báo hiệu (SGW)
Chức năng cổng báo hiệu được sử dụng để kết nối các mạng báo hiệu khác
nhau ví dụ mạng báo hiệu SCTP/ IP và mạng báo hiệu SS7. SGW thực hiện chuyển
đổi báo hiệu (cả hai hướng) tại lớp truyền tải. Chức năng cổng báo hiệu có thể triển
khai như một thực thể đứng một mình hoặc bên trong thực thể khác. Các luồng
phiên trong đặc tả này không thể hiện SGW nhưng khi làm việc với PSTN hay miền
chuyển mạch kênh thì cần có một SGW để chuyển đổi truyền tải báo hiệu.
1.4.2.11 Server ứng dụng (AS)
3GPP đặc tả rằng mỗi UE đều có mạng nhà và có thể đăng ký tập các dịch vụ
với mạng nhà của nó (các dịch vụ đăng ký tại mạng nhà). Các tiêu chuẩn 3GPP hiện
thời đòi hỏi rằng mạng nhà của UE phải cung cấp điều khiển dịch vụ cho mạng
khách.
Các AS không chỉ đơn thuần là các thực thể IMS mà đúng hơn là các chức
năng trên cùng của IMS. Các AS được trình bầy ở đây như là bộ phận của IMS vì
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
15
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1-Tổng quan về IMS
chúng là các thực thể cung cấp các dịch vụ đa phương tiện giá trị gia tăng trong
IMS.
AS đăng trong mạng nhà của người sử dụng hay tại vị trí của người thứ ba.
Các dịch vụ cung cấp không chỉ hạn chế trên các dịch vụ dựa trên SIP mà cả các
dịch vụ dựa trên môi trường dịch vụ của mạng thông minh CAMEL (Customized

Application for Mobile network Enhanced Logic) và kiến trúc dịch vụ mở (OSA).
1.4.2.12 Chức năng quyết định chính sách (PDF)
PCF chịu trách nhiệm đưa ra các quyết định về chính sách dựa trên thông tin
phiên và thông tin liên quan đến phương tiện nhận được từ P-CSCF. Nó hoạt động
như một điểm quyết định chính sách để điều khiển SBLP (Service based local
policy: chính sách địa phương dựa trên dịch vụ).
1.4.2.13 Cổng an ninh (SEG)
SEG bảo vệ hệ thống thông tin giữa các miền an ninh, lưu lượng sẽ được
truyền qua cổng an ninh (SEG) trước khi vào hoặc ra miền an ninh. Miền an ninh
được coi là một mạng được quản lý bởi một thẩm quyền quản lý. Thông thường đây
là biên giới của các nhà khai thác mạng. SEG được đặt tại biên của miền an ninh và
nó áp đặt chính sách an ninh của miền an ninh cho các SEG khác trong miền an
ninh kết cuối. Nhà khai thác mạng phải có nhiều SEG trong mạng của mình để
tránh sự cố. SEG có thể được quy định để tương tác với tất cả các kết cuối miền an
ninh hay chỉ được định nghĩa cho một tập con các kết cuối này.
1.4.3 Các giao diện trong IMS
Các giao diện chính của IMS như trên hình 1.6 và có thể phân loại thành một
số nhóm.
 Các giao diện để điều khiển dịch vụ và báo hiệu dựa trên SIP gồm: Mg, Mi,
Mj, Mk, Mr, Mw, Gm, ISC. Tất cả các giao diện này sử dụng báo hiệu SIP.
 Giao diện Mg cho phép CSCF tương tác với MGCF.
 Giao diện Mi cho phép CSCF chuyển báo hiệu phiên đến BGCF để có
thể chuyển đến mạng chuyển mạch kênh.
 Giao diện Mj cho phép một BGCF chuyển báo hiêu phiên đến một
MGCF được lựa chọn để truyền phiên đến mạng chuyển mạch kênh.
 Giao diện Mk cho phép một BGCF chuyển báo hiệu phiên đến một
BGCF khác.
 Giao diện Mr cho phép S-CSCF tương tác với một MRFC.
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
16