nghiên cứu cấu trúc ims trong mạng thông tin di động

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



LÊ NAM THẮNG



NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC IMS
TRONG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG





LUẬN VĂN THẠC SĨ

Hà nội, tháng 12 - 2009


Trang-2-


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



LÊ NAM THẮNG



NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC IMS
TRONG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG


Ngành: Công nghệ Điện tử-Viễn thông
Chuyên ngành : Kỹ thuật Điện tử
Mã số : 60 52 70

LUẬN VĂN THẠC SĨ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS -Tiến sĩ Nguyễn Viết Kính









Hà nội, tháng 12 – 2009

LỜI CAM ĐOAN




Trang-3-

Tôi xin cam đoan luận văn này là kết quả do bản thân tự sưu tầm, nghiên cứu từ các tài
liệu có được và tài liệu trên mạng Internet, dưới sự hướng dẫn của thày giáo PGS-TS
Nguyễn Viết Kính. Nếu có gì sai sót, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.

Hà Nội, tháng 12 năm 2009
Người viết cam đoan

LÊ NAM THẮNG

LỜI CẢM ƠN



Trang-4-

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

LÊ NAM THẮNG

MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN 2


Trang-5-

LỜI CẢM ƠN 3
MỤC LỤC 4
BẢNG THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT 7
DANH MỤC CÁC BẢNG 14
DANH MỤC CÁC HÌNH MINH HỌA 15
MỞ ĐẦU 17
Chương 1. VỊ TRÍ,VAI TRÒ CỦA IMS TRONG HỆ THỐNG
THÔNG TIN DI ĐỘNG CHO NGN. 18
Giới thiệu chung. 18

1.1. NGUỒN GỐC KHÁI NIỆM IMS 19
1.1.1 Từ GSM tới 3GPP Release 7 20
1.1.2. Cấu trúc cơ bản IMS được định nghĩa trong Release 5 của 3GPP 21
1.1.3 Các vấn đề liên quan đến mã hóa và dịch vụ hội thoại 22
1.2 VỊ TRÍ- VAI TRÒ IMS TRONG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ MỚI 23
1.2.1 Cấu trúc chức năng của mạng NGN di động 23
1.2.2 Các chức năng cơ bản của IMS trong hệ thống NGN di động 24
1.3 CẤU TRÚC IMS THEO TIÊU CHUẨN 3GPP 26
1.3.1 Kết nối IP 26
1.3.1.1 Vấn đề chất lượng dịch vụ đối với các dịch vụ đa phương tiện IP 27
1.3.1.2 Điều khiển chính sách IP bảo đảm sử dụng đúng các tài nguyên. 27
1.3.1.3 An toàn thông tin 27
1.3.1.4 Tính cước 28
1.3.1.5 Hỗ trợ chuyển vùng 28
1.3.1.6 Phối hợp hoạt động với các mạng khác 28
1.3.1.7 Mô hình điều khiển dịch vụ 29
1.3.1.8 Cấu trúc phân lớp 29
1.3.2 Mô tả mối quan hệ các thực thể và các chức năng trong IMS 29
1.3.2.1 Các thực thể thực hiện chức năng điều khiển phiên cuộc gọi (CSCF) 30
1.3.2.2 Cơ sở dữ liệu 30
Các chức năng dịch vụ 31
1.3.2.3 Các chức năng hoạt động liên mạng 32
1.3.3 Các điểm tham chiếu IMS 33
1.3.3.1 Điểm tham chiếu Gm (Điểm tham chiếu giữa một P- CSCF với UE) 34
1.3.3.2 Điểm tham chiếu Mw (giữa một CSCF với một CSCF khác) 34
1.3.3.3 Điểm tham chiếu điều khiển dịch vụ IMS (ISC) 34
1.3.3.4 Điểm tham chiếu Cx 35


Trang-6-

1.3.3.5 Điểm tham chiếu Dx 35
1.3.3.6 Điểm tham chiếu Sh 35
1.3.3.7 Điểm tham chiếu Si 36
1.3.3.8 Điểm tham chiếu Dh 36
1.3.3.9 Điểm tham chiếu Mm 36
1.3.3.10 Điểm tham chiếu Mg 36
1.3.3.11 Điểm tham chiếu Mi 37
1.3.3.12 Điểm tham chiếu Mj 37
1.3.3.13 Điểm tham chiếu Mk 37
1.3.3.14 Điểm tham chiếu Mn 37
1.3.3.15 Điểm tham chiếu Ut 37
1.3.3.16 Điểm tham chiếu Mr 38
1.3.3.17 Điểm tham chiếu Mp 38
1.3.3.18 Điểm tham chiếu Go 38
1.3.3.10 Điểm tham chiếu Gq 38
Chương 2. MỘT SỐ CHỨC NĂNG IMS TRONG HỆ THỐNG
THÔNG TIN DI ĐỘNG 40
2.1 ĐĂNG KÝ, NHẬN THỰC VÀ TÍNH CƯỚC (AAA) TRONG IMS 40
2.1.1 Đăng ký 40
2.1.2. Nhận thực 43
2.2 BẢO MẬT TRONG IMS 46
2.2.1 Bảo mật cho sự truy nhập 46
2.2.2 Bảo mật mạng 47
2.2.3 Một số khái niệm chi tiết liên quan đến bảo mật 48
2.3 QUẢN LÝ PHIÊN TRUYỀN DẪN TRONG IMS 49
2.4.1 Quản lý phiên truyền dẫn 49
2.4.2 Các nhận dạng chủ gọi và bị gọi 51
2.4.3 Định tuyến 52
2.4.4 Nén thông tin 55

2.4.5 Dàn xếp phương tiện truyền thông 56
2.4.6 Dự trữ tài nguyên – Resource Reservation 57
2.4.7 Điều khiển phương tiện truyền thông 59
2.4.8 Sự trao đổi thông tin liên quan đến tính cước cho phiên 59
2.4.9 Ví dụ một số trường hợp Đối với tính cước offline 60
2.4.10 Giải phóng phiên 61
Chương 3: CÁC DỊCH VỤ TRIỂN KHAI TRÊN NỀN IMS 63
3.1 CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG IMS 63
3.1.1 Giới thiệu 63
3.1.2 Reservation của các đầu cuối 64
3.1.3 Sự trao quyền bởi Mạng 65
3.1.4 QoS trong mạng 66


Trang-7-

3.2 DỊCH VỤ HIỂN THỊ 66
3.2.1 Cấu trúc hệ thống liên quan đến dịch vụ hiển thị trong IMS 66
3.2.2 Sự đăng ký Watcher 67
3.2.3 Sự công bố hiển thị 69
3.3 DỊCH VỤ NHẮN TIN 70
3.3.1 Nhắn tin tức thời Pager-mode trong IMS 70
3.3.2 Nhắn tin tức thời Session-base trong IMS 71
3.4 Dịch vụ Push to talk 77
3.4.1 URI-list Services (Danh sách dịch vụ URI) 77
3.4.2 Multiple REFER 79
3.5 CẤU TRÚC MẠNG DỊCH VỤ TRONG POC IMS. ( POC: Push to talk over the Cellular
service-Dịch vụ đàm thoại trên Cell) 80
3.5.1 Khái Quát. 80
3.5.2 Sự đăng ký PoC 81

3.5.3 Các vai trò của PoC Server 81
3.5.4 Các loại phiên PoC 83
3.6 DỊCH VỤ HỘI NGHỊ 89
3.6.1 Cấu trúc 89
3.6.2 Trạng thái hội nghị 90
3.6.3 Ví dụ 90
3.7 DỊCH VỤ QUẢN LÝ NHÓM 93
3.7.1 Khái niệm Dịch vụ Quản lý nhóm 93
3.7.2 Resource List (Danh sách tài nguyên) 94
3.7.3 Quản lý tài liệu XML PoC 95
Chương 4: SẢN PHẨM, THIẾT BỊ VÀ GIẢI PHÁP IMS DI ĐỘNG
CỦA MỘT SỐ HÃNG TRÊN THẾ GIỚI. 97
4.1 HÃNG HUAWEI 97
4.1.1 Giải pháp 97
4.1.2 Thiết bị 99
4.1.3 Dịch vụ 101
4.2 HÃNG ERICSSON. 105
4.2.1 Giải pháp 105
4.2.2 Thiết bị 107
4.2.3 Dịch vụ 108
4.3 HÃNG ALCATEL – LUCENT 110
4.3.1 Giải pháp 110
4.3.2 Thiết bị 112
4.3.3 Dịch vụ 114


Trang-8-

4.3.3.1 Dịch vụ hiển thị và quản lý danh sách liên lạc 114
4.3.3.2 Giới thiệu 114

4.3.3.3 Mô hình số liệu hiển thị (Presence Data Model) 115
4.3.3.4 Dịch vụ Push to Talk/View/Share 115
4.3.3.5 Dịch vụ nhắn tin tức thời 116
4.4 NHẬN XÉT, SO SÁNH VỀ GIẢI PHÁP CỦA CÁC HÃNG 117
4.5 PHÂN TÍCH HIỆN TRẠNG MẠNG DI ĐỘNG CỦA VNPT VÀ
CÁC KHUYẾN NGHỊ. 117
TÀI LIỆU THAM KHẢO 122

BẢNG THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt
3GPP 3rd Generation Partnership Project
Dự án hợp tác về mạng viễn thông thế hệ
thứ 3
A


Trang-9-

AAA
Authentication, Authorization and
Accounting
Nhận thực, trao quyền và thanh toán
AAL ATM Adaptation Layer Lớp thích ứng ATM
ACA Accounting Answer Trả lời việc thanh toán
ACL Access Control List Danh sách điều khiển truy nhập
ACP Subsciption Authorization Policy Chính sách trao quyền thuê bao
ACR Accounting Request Yêu cầu thanh toán
ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số bất đối xứng
AKA Authentication and Key Agreement

Sự nhận thực và thoả thuận khoá nhận
thực
API Application Programming Interface Giao diện lập trình ứng dụng
ARPU Average Revenue Per Unit / User Lợi nhuận trung bình trên một thuê bao
AS Application Server Máy chủ ứng dụng
ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền dẫn bất đối xứng
AUC Authentication Centre Trung tâm nhận thực
AUTN Authentication token Thẻ nhận thực
AV Authentication Vector Vector nhận thực
AVP Audio Video Profile
B
BCF Bearer Charging Function Chức năng tính cước Bearer
BGCF Breakout Gateway Control Function
Chức năng điều khiển cổng vào ra
Breakout
BICC Bearer Independent Call Control
Điều khiển cuộc gọi độc lập với kênh
mang
BTS Base Transceiver Station Trạm gốc
C
CAMEL
Customized Applications for Mobile
network Enhanced Logic
Những lập luận để nâng cao tính di động
ứng dụng cho khách hàng
CAP CAMEL Application Part Phần ứng dụng CAMEL
CGF Charging Gateway Function Chức năng cổng tính cước
COPS Common Open Policy Service Dịch vụ chính sách mở
CCA Credit-Control-Answer Trả lời việc đối chứng tín dụng
CCF Charging Collection Function Chức năng thu thập thông tin cước

CCR Credit-Control-Request Yêu cầu đối chứng tín dụng
CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã
CDF Charging Data Function Chức năng dữ liệu tính cước
Charging Data Record Bản ghi dữ liệu tính cước
CDR
Call Data Record Bản ghi dữ liệu cuộc gọi
CK Ciphering (Cipher) Key Khoá mật mã
CLF
Connectivity session Location and repositor
y Function
Vị trí phiên liên kết và kho chức năng
CPCP Conference Policy Control Protocol Giao thức điều khiển chính sách hội nghị
CS Circuit Switch Chuyển mạch kênh
CSC Call Session Controller Bộ điều khiển phiên cuộc gọi
CSCF Call Session Control Function Chức năng điều khiển phiên gọi
CRF Charging Rule Function Chức năng luật tính cước
D
DES Data Encryption Standard Chuẩn mã hoá dữ liệu
DHCP Dynamic Host Configuration Protocol Giao thức cấu hình máy chủ động
DNS Domain Name System Hệ thống tên miền


Trang-10-

DSCP
Differentiated Services
Codepoints
Mã điểm các dịch vụ khác biệt
E
ECF Event Charging Function Chức năng tính cước dựa trên sự kiện

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
ENUM
Telephone Number Mapping Service
Registration
Sự đăng kí dịch vụ dùng ánh xạ số điện
thoại
ETSI
European Telecommunications Standards
Institute
Viện tiêu chuẩn viễn thông châu âu
ESP
Encapsulating (Encapsulated) Security
Payload
Tải bảo mật đóng gói
F
FTP File Transfer Protocol Giao thức truyền tải file
FMC Fixed Mobile Convergence Sự hội tụ di động và cố định
G
GAMA
Motorola’s Global Application
Management Architecture
Kiến trúc quản lý ứng dụng toàn cầu của
Motorola
GCID GPRS Charging Identifier Nhận dạng tính cước GPRS
GERAN GSM/Edge Radio Access Network
Mạng truy nhập vô tuyến GSM hoặc
EDGE

GGSN Gateway GPRS Support Node Nút hỗ trợ Cổng vào ra GPRS
GLMS Group List Management Server Máy chủ quản lý danh sách nhóm
Gm
Điểm tham chiếu giữa một P- CSCF với
UE
GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói thông thường
GSM Global System for Mobile Communications Hệ thống thông tin đi động toàn cầu
GUI Graphic User Interface Giao diện đồ hoạ của người dùng
H
HLR Home Location Register Thanh ghi định vị thường trú
HSS Home Subscriber Server Máy chủ thuê bao thường trú
HTTP Hypertext Transport Protocol Giao thức truyền tải siêu văn bản
I
I-CSCF
Interrogating- Call Session Control
Function
tham vấn điều khiển phiên gọi
ICID IMS Charging Identifier Nhận dạng tính cước IMS
ICP Internet Cache Protocol Giao thức ICP
IETF Internet Engineering Task Force
Nhóm làm việc liên quan đến các giao
thức Internet
IEC Immediate Event Charging Tính cước dựa trên sự kiện trực tiếp
IFS Intergrated Feature Server Máy chủ tích hợp các đặc tính
IK Integrity Key Khoá Intergrity
IKE Internet Key Exchange Trao đổi khoá Internet
IM Instant Messaging Nhắn tin tức thời
IME Intergarated Multimedia Enviroment
Môi trường đa phương tiện truyền thông
tích hợp

IMS-MGW
IP Multimedia Subsystem-Media Gateway
Function
Chức năng cổng vào ra truyền thông –
phân hệ đa phương tiện IP
IM-SSF IP Multimedia Service Switching Function Chức năng chuyển mạch phục vụ đa


Trang-11-

phương tiện IP
IMS IP Multimedia Subsystem
Phân hệ đa phương tiện dựa trên giao thức
Internet
IMSI International Mobile Subscriber Identier Số nhận dạng thuê bao di động quốc tế
INAP Intelligent Network Application Protocol Giao thức ứng dụng cho mạng thông minh
IOI Inter-Operator Identifier Nhận dạng giữa nhà khai thác
IP Internet Protocol Giao thức Internet
IP-sec Internet Protocol security Bảo mật giao thức Internet
ISIM IP Multimedia Services Identity Module
Modun nhận dạng các dịch vụ đa phương
tiện IP
ISC IMS Service Control Giao diện điều khiển dịch vụ IMS
ISIM IP Multimedia Services Identity Module
Modun nhận dạng các dịch vụ đa phương
tiện IP
ISDN Integrated Services Digital Network Mạng số đa dịch vụ tích hợp
ISUP ISDN User Part Phần người dùng ISDN
ITU International Telecommunication Union Liên minh viễn thông quốc tế
M

MAA Multimedia-Auth-Answer Trả lời cho nhận thực đa phương tiện
MAP Mobile Application Part Phần ứng dụng cho di động
MAR Multimedia-Auth-Request Yêu cầu nhận thực đa phương tiện
Mb
Điểm tham chiếu đến các dịch vụ IPv6
MCC Mobile Country Code Mã di động quốc gia
Mg
Điểm tham chiếu giữa một MGCF với một
CSCF
MGW Media Gateway Cổng truyền thông
MGCF Media Gateway Control Function
Chức năng điều khiển cổng vào ra truyền
thông
MGCP Media Gateway Control Protocol Giao thức điều khiển cổng truyền thông
MIME Multipurpose Internet Mail Extension Sự mở rộng Thử Internet cho đa mục đích
MNC Mobile Network (National) Code
Mã mạng di động (Mã mạng di động trong
nước)
MNO Mobile Network Operator Nhà khai thác mạng di động
MML Man Manchine Language Ngôn ngữ giao diện người và máy
MMS Multimedia Messaging Service Dịch vụ nhắn tin đa phương tiện
Mm
Điểm tham chiếu giữa một CSCF với một
mạng đa phương tiện IP
MOU Memorandum Of Understanding Biên bản ghi nhớ
Mr
Điểm tham chiếu giữa một CSCF với một
MRCF
MRFC Multimedia Resource Function Controller
Bộ điều khiển chức năng tài nguyên đa

phương tiện
MRFP Media Resource Function Processor
Bộ xử lý chức năng tài nguyên truyền
thông
MRS Media Resource Server Máy chủ tài nguyên truyền thông
MSC Mobile Switching Centre Trung tâm chuyển mạch di động
MSIN Mobile Subscriber Identification Number Số nhận dạng thuê bao di động
MSISDN Mobile Subscriber International ISDN
Mạng số đa dịch vụ tích hợp quốc tế cho
thuê bao di động
MSRP Message Session Relay Protocol Giao thức chuyển giao phiên tin nhắn
MTP Message Transfer Part Phần truyền dẫn bản tin


Trang-12-

Mw
Điểm tham chiếu giữa một CSCF với một
CSCF khác
N
NACF Network Access Configuration Function Chức năng cấu hình truy nhập mạng
NAPTR Naming Authority PoinTeR Thẻ trao quyền đặt tên
NASS Network Attachment Subsystem Phân hệ truy nhập mạng
NAT Network Address Translator Bộ chuyển đổi địa chỉ mạng
NGN Next Generation Network Mạng thế hệ sau
L
LCS Location services Các dịch vụ dựa trên vị trí
LIA Location-Info-Answer Trả lời – thông tin vị trí
LIR Location-Info-Request Yêu cầu thông tin vị trí
LNP Local Number Portability

O
OAM
Operational Administration and
Maintenance
Sự quản lý vận hành và bảo dưỡng
OCG Operator Charging Gateway Cổng điều hành tính cước
OCS Online Charging System Hệ thống tính cước online
OMA Open Mobile Alliance Liên minh di động mở
OSA Open Services Architecture Kiến trúc các dịch vụ mở
OSA SCS OSA Service Capability Server Máy chủ tiềm trữ phục vụ OSA
P
PA Presence Agent Máy chủ hiển thị
PBX Private Branch Exchange Tổng đài nhánh cá nhân
PDA Personal Digital Assistant Thiết bị trợ giúp số cá nhân
PDF Policy Decision Function Chức năng quyết định chính sách
PDH Plesiochronous Digital Hierarchy Phân cấp số cận đồng bộ
Packet Data Protocol Giao thức dữ liệu gói
PDP
Policy Decision Point Điểm quyết định chính sách
PEP Policy Enforcement Point Điểm ép chính sách
PEF Policy Enforcement Function Chức năng ép chính sách
PHB Per Hop Behavior
PIB Policy Information Base Cơ sở thông tin chính sách
P-CSCF Proxy-CSCF CSCF uỷ quyền
PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng
PNA Push-Notification-Answer Trả lời – đẩy vào thông báo
PNR Push-Notification-Request Yêu cầu đẩy vào thông báo
POC Push to talk over the Cellular service Dịch vụ đàm thoại trên Cell
POTS Plain Old Telephone System Hệ thống điện thoại truyền thống
PPA Push-Profile-Answer Trả lời – việc đẩy vào hồ sơ

PPR Push-Profile-Request Yêu cầu đẩy vào hồ sơ
PRACK Provisional Response ACKnowledgement Thừa nhận đáp ứng tạm thời
PS Packet Switch Chuyển mạch gói
PSI Public Service Identity Nhận dạng dịch vụ công cộng
PSTN Public Switched Telephone Network Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng
PUA Presence User Agent Tác nhân người dùng hiển thị
PUR Profile-Update-Request Yêu cầu cập nhật hồ sơ
Q
QOS Quality of Service Chất lượng dịch vụ
R


Trang-13-

RACF Resource Access Control Facility
Phương tiện điều khiển truy nhập tài
nguyên
RAN Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến
RAND Random challenge Ngẫu nhiên không liên tiếp
RBT Ring Back Tone Hồi âm chuông
RES Response Đáp ứng
RLS Resource List Server
Máy chủ lên danh sách tài nguyên (hiển
thị)
RNC Radio Network Controller Điều khiển mạng vô tuyến
RSVP Resource ReserVation setup Protocol Giao thức thiết lập phân bổ tài nguyên
RTP Real-time Transport Protocol Giao thức truyền tải thời gian thực
RTA Registration-Termination-Answer Trả lời cho sự kết thúc đăng ký
RTR Registration-Termination-Request Yêu cầu kết thúc đăng ký
S

SA Security Association Sự kết hợp bảo mật
SAA Server-Assignment-Answer Trả lời sự phân bổ máy chủ
SAR Server-Assignment-Request Yêu cầu phân bổ máy chủ
SBLP Service-Based Local Policy Chính sách nội bộ dựa trên dịch vụ
SCF Session Charging Function Chức năng tính cước phiên
SCS Service Capability Server Máy chủ tính năng dịch vụ
SCIM Server Capability Interaction Manager
Nhà quản lý sự tương tác tính năng của
máy chủ
S-CSCF Serving-CSCF CSCF phục vụ
SDH Synchronous Digital Hierarchy Phân cấp số đồng bộ
SDP Session Description Protocol Giao thức mô tả phiên
SEG Security Gateway Cổng vào ra bảo mật
SGW Signalling Gateway Cổng vào ra báo hiệu
SGSN Serving GPRS Support Node Nút hỗ trợ phục vụ GPRS
SIM Subscriber Identity Module Modun nhận dạng thuê bao
SIP Session Initiation Protocol Giao thức khởi tạo phiên
SLF Subscription Locator Function Chức năng bộ định vị sự thuê bao
SNA Subscribe-Notifications-Answer Trả lời (đáp lại) các thông báo về thuê bao
SNR Subscribe-Notifications-Request Yêu cầu các thông báo về thuê bao
SM Session Manager Quản lý phiên
SMG Special Mobile Group Nhóm đặc trách về di động
SME Small and Medium-sized Enterprise Doanh nghiệp vừa và nhỏ
S/MIME Secure MIME MINE an toàn
SMPP Short Message Peer-to-Peer Protocol Giao thức tin nhắn ngắn ngang hàng
SMS Short Messaging Service Dịch vụ nhắn tin ngắn
SRF Single Reservation Flow Luồng dành riêng đơn
SRV RR Service record Bản ghi dịch vụ
SS7 MTP SS7 Message Transfer Part Phần truyền dẫn bản tin trong SS7
SSP Subscriber Service Profile Hồ sơ phục vụ thuê bao

T
TD-CDMA
Time Division/Code Division Multiple
Access
Đa truy nhập phân chia theo thời gian /
phân chia theo mã
TBCP Talk Burst Control Protocol Giao thức điều khiển burst thoại
TSP
Transit signal priority
Giao thức chuyển vân ưu tiên
THIG Topology Hiding Inter-network Gateway Cổng vào ra ẩn cấu hình giữa các mạng
TISPAN Telecoms & Internet converged Services & Tổ chức hội tụ viễn thông và Internet về


Trang-14-

Protocols for Advanced Networks dịch vụ và giao thức cho các mạng tiên
tiến
TLS Transport Layer Security Bảo mật lớp truyền tải
TTCN Testing and Test Control Notation
Thông báo điều khiển kiểm tra và thông
báo việc kiểm tra
TUI Text User Interface Giao diện người dùng văn bản
U
UAA User-Authorization-Answer Trả lời sự trao quyền người dùng
UAR User-Authorization-Request Yêu cầu trao quyền người dùng
UDA User-Data-Answer Trả lời về dữ liệu người dùng
UDP User Datagram Protocol Giao thức UDP
UDR User-Data-Request Yêu cầu dữ liệu người dùng
UE User Equipment Thiết bị của người dùng

UICC Universal Integrated Circuit Card Thẻ mạch tích hợp toàn cầu
UMTS
Universal Mobile Telecommunications
System
Hệ thống viễn thông di động phổ biến
URI Uniform Resource Identifier Nhận dạng tài nguyên đồng dạng
USDS Lucent Unified Subscriber Data Server
Máy chủ dữ liệu thuê bao thống nhất của
Lucent
USIM UMTS Subscriber Identity Module Modun nhận dạng thuê bao UMTS
Ut
Điểm tham chiếu giữa UE và một server
ứng dụng (AS)
V
VCC Voice Call Continuity Sự liên tục của cuộc gọi thoại
VHE Virtual Home Environment Môi trường thường trú ảo
VoIP Voice over IP Thoại nhờ thức Internet
W
WAP Wireless Application Protocol Giao thức ứng dụng vô tuyến
WCDMA Wideband Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng
WIN Wireless Intelligent Network Mạng thông minh không dây
WLAN Wireless Local Area Network Mạng nội vùng không dây
UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS
X
XCAP XML Configuration Access Protocol Giao thức truy nhập cấu hình XML
XDM XML Document Management Quản lý tài liệu XML
XDMC XML Document Management Client Khách quản lý tài liệu XML
XDMS XMLDocument Management Server Máy chủ quản lý tài liệu XML
XML Extensible Markup Language Ngôn ngữ Đánh dấu Mở rộng
XRES Expected response Đáp ứng kỳ vọng

DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 1.1 Các lệnh Sh. 36
Bảng 2.1. Bảng tham chiếu các bản tin tính cước offline 44


Trang-15-

Bảng 2.2. Bảng tham chiếu các bản tin tính cước online 46
Bảng 2.3. Tiêu chuẩn bộ lọc của S-CSCF của Tobias 54
Bảng 3.1. Các giao diện PoC 81

DANH MỤC CÁC HÌNH MINH HỌA
Hình 1.1. IMS trong các mạng hội tụ 20
Hình 1.2. Vai trò của IMS trong các mạng chuyển mạch gói. 21
Hình 1.3. Cấu trúc các phần tử chức năng cơ bản của IMS [3GPP Release 5] 22
Hình 1.4. Cấu trúc phân lớp của mạng NGN- Mobile 24
Hình 1.5. Các tùy chọn kết nối IMS khi thuê bao chuyển mạng (roamming) 26
Hình 1.6. Chuyển vùng luân phiên IMS/CS 28
Hình 1.7. Cấu trúc lớp và IMS 29
Hình 1.8. Cấu trúc HSS. 31
Hình 1.9. Mối quan hệ giữa các loại máy chủ ứng dụng khác nhau 32
Hình 1.10. Sự chuyển đổi báo hiệu trong SGW. 32
Hình 1.3.7 Cấu trúc IMS và các điểm tham chiếu 33
Hình 1.11. HSS giải pháp sử dụng SLF 35
Hình 2.1. Quá trình đăng ký 40

Hình 2.2. I-CSCF tìm S-CSCF 41
Hình 2.3. Sự đăng ký IMS 41
Hình 2.4. Dò tìm P-CSCF bằng cơ chế GPRS 42
Hình 2.5. Dò tìm P-CSCF bằng cơ chế thông thường – DHCP DNS 42
Hình 2.6. Cấu trúc tính cước offline IMS 43
Hình 2.7: Hệ thống tính cước online trong IMS. 45
Hình 2.8. Sự kết hợp bảo mật dùng trên UDP 46
Hình 2.9. Sự kết hợp bảo mật dùng trên TCP 47
Hình 2.10. Lưu lượng qua hai cổng bảo mật 47
Hình Hình 2.11. Các giao diện bảo mật mạng 47
Hình 2.12. Thiết lập kết nối TLS 48
Hình 2.13. Sơ đồ dùng S/MINE mật mã thân bản tin 49
Hình 2.14. Sơ đồ dùng S/MINE giải mã thân bản tin 49
Hình 2.15. Phiên truyền dẫn 51
Hình 2.16. Mào đầu giao dịch SIP 55
Hình 2.17. Quy luật SigComp 56
Hình 2.18. SDP offer/answer trong IMS 57
Hình 2.19. SDP offer/answer và các tiền điều kiện khi thiết lập phiên SIP 58
Hình 2.20. Truyền tài thông tin trao quyền media 59
Hình 2.21. UE nằm ở mạng tạm trú thiết lập phiên. 60
Hình 2.22. UE nằm ở mạng thường trú thiết lập phiên 61
Hình 3.1. P-CSCF thêm SRF vào yêu cầu INVITE 63


Trang-16-

Hình 3.2. P-CSCF thêm SRF vào phản hồi 183 64
Hình 3.3. Sự kích hoạt PDP Context 64
Hình 3.4. Kích hoạt PDP context thứ cấp 65
Hình 3.5. Mạng trao quyền QoS 65

Hình 3.6. Cấu trúc DiffServ thông qua các DSCP nhờ GGSN 66
Hình 3.7. Cấu trúc hệ thống hiển thị của IMS 67
Hình 3.8. Đăng ký Watcher cho danh sách hiển thị 68
Hình 3.9. RLS đăng ký hiển thị. 69
Hình 3.10. Đầu cuối IMS công bố thông tin hiển thị 69
Hình 3.11. Nhắn tin tức thời pager-mode trong IMS 70
Hình 3.12. Ví dụ của một dịch vụ cung cấp các tin nhắn tức thời pager-mode. 71
Hình 3.13. Các tin nhắn tức thời Session-base: phiên MSRP end-to-end 72
Hình 3.14. Chat Server - hội nghi session-base multi-part 73
Hình 3.15. Sự thiết lập phiên nhắn tin Error! Bookmark not defined.
Hình 3.20. Sự nhận thực ở MSRP relay 76
Hình 3.21. Sự thiết lập phiên end-to-end với MSRP relay 77
Hình 3.22. URI-list Service và yêu cầu MESSAGE 78
Hình 3.23. Các MESSAGE không dùng URI-list Service 78
Hình 3.24. REFER 79
Hình 3.25. Phương thức REFER 79
Hình 3.26. Cấu trúc PoC 80
Hình 3.27. Phiên PoC và Server PoC điều khiển trung tâm 82
Hình 3.28. Server PoC điều khiển và Server tham gia PoC 83
Hình 3.29. Sự thiết lập phiên PoC one-to-one 84
Hình 3.30. Sự thiết lập phiên nhóm PoC ah-hoc 85
Hình 3.31. Sự thiết lập phiên nhóm PoC Pre-arranged 86
Hình 3.32. Sự thiết lập phiên nhóm PoC Chat 87
Hình 3.33. Thêm các user mới vào một phiên PoC 88
Hình 3.34. Chế độ trả lời thủ công 89
Hình 3.35. Chế độ trả lời tự động 89
Hình 3.36. Cấu trúc IMS thực hiện dịch vụ hội nghị 90
Hình 3.37. Tạo một hội nghị dùng URI conference factory 91
Hình 3.38. Dùng yêu cầu REFER giới thiệu một user vào hội nghị 91
Hình 3.39. Sự đăng ký trạng thái hội nghị 92

Hình 3.40. Dùng CPCP tạo phiên hội nghị 92
Hình 3.41. Cập nhật thay đổi trạng thái, không dùng RLS 95
Hình 3.42. Cập nhật thay đổi trạng thái, có dùng RLS 95
Hình 4.1. Lộ trình phát triển lên hệ thống IMS – Huawei 97
Hình 4.2. Nâng cấp từ NGN softswitch lên IMS - Huawei 98
Hình 4.3. Chi tiết các thành phần nâng cấp từ PSTN->NGN->IMS 98


Trang-17-

Hình 4.4. Mô hình mạng IMS đầy đủ của Huawei 99
Hình 4.5. Nâng cấp từ softswitch lên AGCF 101
Hình 4.6. Nâng cấp từ softswitch lên MGCF 101
Hình 4.7. Mô hình dịch vụ VCC 102
Hình 4.8. Dich vụ Presence 103
Hình 4.9. Dịch vụ nhắn tin tích hợp 104
Hình 4.10. Sơ đồ tổng quan giải pháp IMS Ericsson 106
Hình 4.11. Vị trí HSS trong mạng 107
Hình 4.12. Cấu hình phân lớp IMS weShare 108
Hình 4.14. Lộ trình IMS của Alcatel Lucent 111
Hình 4.15. Cấu hình mạng IMS – Alcatel-Lucent 112
Hình 4.16. Mô hình cung cấp dịch vụ PoC của Alcatel – Luccent 116
Hình 4.17. Mô tả dịch vụ nhắn tin tức thời của Alcatel – Luccent 116
Hình 4.18. Cấu hình tổng thể hệ thống mạng GPRS của Vinaphone 118

MỞ ĐẦU
Với tư cách là một cấu trúc NGN chuẩn, IMS là mục tiêu được các nhà khai thác viễn
thông lớn hướng tới, nhằm tạo ra một cơ sở hạ tầng mạng đa dạng và đủ mạnh để phát huy
các loại hình dịch vụ đa phương tiện. Cấu trúc điều khiển dựa trên IMS tạo nền tảng cho việc
triển khai hội tụ cố định và di động (FMC).


Trang-18-

Khái niệm IMS được bắt đầu bằng việc chuẩn hóa cấu trúc mạng di động 3G trong

phiên bản (Release 5) của 3GPP. Trong cấu trúc Release 5, phần mạng lõi xuất hiện thêm
phân hệ IMS tạo ra một nền tảng dịch vụ với phần điều khiển dựa trên giao thức SIP. Nền
tảng dịch vụ này cho phép cung cấp các phiên truyền đa phương tiện cho mạng di động. Việc
chuẩn hóa cấu trúc IMS cho mạng cố định được bắt đầu với Release 1 của TISPAN. Trong
cấu trúc TISPAN, với việc bổ xung thêm các phân hệ điều khiển NASS và RACS đảm bảo
cho việc tích hợp với mạng cố định (PSTN và mạng băng rộng cố định) có khả năng thực
hiện được. Chính vì vậy, khi nghiên cứu về cấu trúc IMS chúng ta có hai cách nhìn khác
nhau: theo quan điểm của mạng di động và theo khía cạnh đối với mạng cố định. Trong
khuôn khổ đề tài này, xin được đưa ra hướng nghiêu cứu cấu trúc IMS theo cách nhìn từ phía
mạng di động.
Bố cục đề tài được xây dựng với các nội dung cơ bản như sau:
CHƯƠNG 1
Vị trí, vai trò của IMS trong hệ thống thông tin di động cho NGN.
CHƯƠNG 2
Một số chức năng của IMS trong hệ thống thông tin di động.
CHƯƠNG 3
Các dịch vụ triển khai trên nền IMS di động.
CHƯƠNG 4
Phân tích, đánh giá thiết bị, giải pháp IMS của một số nhà khai thác trên thế giới và ở
việt Nam của VNPT. Một số khuyến nghị.

Chương 1. VỊ TRÍ,VAI TRÒ CỦA IMS TRONG
HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG CHO NGN.
Giới thiệu chung.
Trong mạng thông tin di động, các hệ thống thế hệ 1 (1G) đã được giới thiệu triển khai
từ giữa thập niên 80. Các mạng này đã hỗ trợ những dịch vụ cơ bản cho thuê bao, chủ yếu là
các dịch vụ thoại và các dịch vụ có liên quan tới thoại. Các hệ thống thế hệ 2 (2G) từ những


Trang-19-

năm 1990 đã hỗ trợ thuê bao một số dịch vụ truyền số liệu và nhiều dịch vụ bổ sung khác.
Thế hệ 3G hiện nay đang cho phép truyền tốc độ số liệu nhanh hơn với nhiều dịch vụ đa
phương tiện khác nhau.
Trong mạng thế hệ mới (NGN) có nhiều ứng dụng tiện ích hơn như các thực thể ngang
hàng, chúng giúp sự chia sẻ thông tin dễ dàng hơn nhờ: trình duyệt chia sẻ, chia sẻ kinh
nghiệm game, chia sẻ phiên vô tuyến 2 đường (ví dụ như: Push to Talk over Cellular). Khái
niệm kết nối cũng sẽ được định nghĩa lại. Sự quay số và đàm thoại sẽ chỉ được xem như một
phần nhỏ trong các tính năng mà mạng hỗ trợ. Khả năng thiết lập một kết nối ngang hàng
giữa các thiết bị mới có giao thức Internet (IP) mới là vấn đề mấu chốt. Mô hình mới của
những phương tiện thông tin này sẽ tiến xa so với khả năng của dịch vụ điện thoại trước đây
(POTS).
Mạng điện thoại hiện nay hỗ trợ các tác vụ then chốt cho sự thiết lập 1 kết nối. Bằng
việc quay số ngang hàng, mạng có thể thiết lập một kết nối giữa bất kỳ 2 đầu cuối nào qua
mạng IP. Khả năng kết nối IP này chỉ được sử dụng trong các môi trường hỗ trợ dịch vụ đơn
độc và phân tán trong mạng Internet; trong các hệ thống đóng này, cạnh tranh dựa trên nền
tảng thuê bao. Ở các hệ thống này, thuê bao được giới hạn trong các dịch vụ chỉ được hỗ trợ
bởi hệ thống. Vì vậy, một hệ thống IMS cho phép các ứng dụng ở các thiết bị hỗ trợ IP thiết

lập các kết nối ngang hàng (peer-to-peer) và nội dung ngang hàng (peer-to-content) dễ dàng
và an toàn.
Vậy IMS được định nghĩa là cấu trúc điều khiển cuộc gọi độc lập với hệ thống truy
nhập; cấu trúc điều khiển dịch vụ và kết nối dựa trên nền IP hỗ trợ cho thuê bao các dịch
vụ đa phương tiện khác nhau thông qua việc sử dụng các giao thức Internet thông
thường. [3]
Sự tích hợp của dịch vụ thoại và số liệu làm tăng hiệu quả triển khai các ứng dụng mới
như dịch vụ hiển thị, “chat” đa phương tiện, push to talk (ấn nút nói) trong thông tin điểm-
điểm, điểm-đa điểm đơn công và videoconfrencing (hội nghị truyền hình).
Để hiểu rõ vai trò, nhiệm vụ của IMS di động trong hệ NGN, sau đây chương I của
luận văn sẽ đề cập tới một số nét chung nhất về:
- Lịch sử IMS.
- Vị trí-vai trò - nhiệm vụ của IMS trong thông tin di động hệ NGN
- Kiến trúc IMS theo tiêu chuẩn 3GPP.

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


Trang-20-


Hình 1.1. IMS trong các mạng hội tụ. [3]
1.1.1 Từ GSM tới 3GPP Release 7 (phiên bản 7)
Viện Nghiên cứu Tiêu chuẩn Viễn thông Châu Âu (ETSI) định nghĩa các tiêu chuẩn
liên quan đến hệ thống thông tin di động GSM từ những năm 80 và 90. ETSI cũng đã định
nghĩa cấu trúc mạng GPRS. Chuẩn GSM cuối cùng đã được ban hành vào năm 1998 và cùng

năm đó 3GPP cũng được hình thành bởi các tổ chức tiêu chuẩn từ châu Âu, Nhật Bản, Hàn
Quốc, Mỹ và Trung Quốc để chuẩn hóa cấu trúc hệ thống 3G dựa trên công nghệ truy nhập
vô tuyến băng rộng WCDMA, công nghệ truy nhập vô tuyến đa truy nhập phân chia theo thời
gian/ mã (TD-CDMA) và mạng lõi GSM, chỉ tiêu kỹ thuật đầu tiên được ban hành trong
phiên bản Release 99 của 3GPP.
Trong Release 99, công nghệ truy nhập vô tuyến WCDMA là cải tiến cơ bản nhất đối
với hệ thống 3G được xây dựng dựa trên cơ sở GSM. Ngoài WCDMA, phân hệ truy nhập vô
tuyến UMTS (UTRAN) sử dụng giao diện Iu với hai khác biệt cơ bản so với các giao diện A
và Gb. Trước tiên là sự chuyển đổi mã thoại cho Iu được thực hiện trong mạng lõi, trong
GSM thì công việc này được thực hiện ở Trạm gốc (BTS). Thứ hai, sự mã hoá bảo mật và
quản lý tính di động mức cell trong giao diện Iu được thực hiện ở Bộ điều Khiển mạng Vô
tuyến (RNC), trong GSM thì các chức năng này được thực hiện tại SGSN.
Cách kiến tạo dịch vụ được thực hiện dựa trên Kiến trúc dịch vụ mở (OSA). Về mặt
dịch vụ, mục tiêu là ngừng chuẩn hoá các dịch vụ mới và tập trung vào khả năng phục vụ của
dịch vụ, như các công cụ (CAMEL, ứng dụng SIM và OSA).


Trang-21-


Hình 1.2. Vai trò của IMS trong các mạng chuyển mạch gói. [3]
IMS được giới thiệu trong Release 5 của 3GPP. IMS được giả định là một cấu trúc
chuẩn hoá truy nhập không giới hạn trên nền IP. Cấu trúc IMS hỗ trợ việc thiết lập thông tin
ngang hàng IP với tất cả các khách hàng phù hợp với chất lượng dịch vụ yêu cầu. Đồng thời
với việc sử dụng tính năng quản lý phiên, cấu trúc IMS cũng hỗ trợ các chức năng cần thiết
khác để đảm bảo hỗ trợ dịch vụ (như đăng ký, bảo mật, tính cước, kiểm soát kênh mang,
chuyển vùng). Với những tính năng đó, IMS sẽ là phần tử trung tâm của mạng lõi IP (Hình
1.2).
Việc tối ưu môi trường thông tin di động được thiết kế dựa trên sự nhận thực và phân
quyền thuê bao theo số nhận dạng di động, dựa trên các quy luật tại giao diện của thuê bao

với mạng để thực hiện nén bản tin SIP và các cơ chế kiểm soát chính sách và bảo mật. Ngoài
ra, các khía cạnh quan trọng theo quan điểm của nhà khai thác được xác định khi phát triển
kiến trúc như hệ thống tính cước, chính sách tính cước và điều khiển dịch vụ.
1.1.2. Cấu trúc cơ bản IMS được định nghĩa trong Release 5 của 3GPP
Cấu trúc IMS về cơ bản cho trên Hình 1.3:
UTRAN
Home
Serving PS domain
IMS
Home
Serving PS domain
IMS
S-CSCF
I-CSCF
GGSNSGSN
HSS
P-CSCF
Other IP/IMS
network



Trang-22-

Hình 1.3. Cấu trúc các phần tử chức năng cơ bản của IMS [3GG]
Các thực thể chức năng cơ bản của IMS được thể hiện trên hình vẽ bao gồm:
 Thực thể Chức năng điều kiển cuộc gọi ủy quyền - Proxy-Call State Control Function
(P-CSCF): Đây là điểm truy nhập đầu tiên của IMS. Thực thể này nằm trong cùng
một mạng với GGSN . Chức năng cơ bản của thực thể này là chọn I-CSCF phù hợp
trong mạng thường trú của thuê bao. Ngoài ra, nó cũng thực hiện một số tính năng nội

bộ (vd: đọc số nhận thuê bao, xác định chính sách QoS ).
 CSCF tham vấn - Interrogating-CSCF (I-CSCF): Đây là phần tử chức năng cổng giao
tiếp chính của IMS trong mạng thường trú. Phần tử này có chức năng chọn S-CSCF
phù hợp để phục vụ cho thuê bao (chức năng này được thực hiện với sự trợ giúp của
HSS).
 SCSCF phục vụ - Serving-CSCF (S-CSCF): Phần từ này thực hiện việc xử lý phiên
truyền dẫn: xử lý các yêu cầu SIP, thực hiện các công việc phù hợp (như: yêu cầu
mạng thường trú và tạm trú thiết lập các kênh mang) và chuyển tiếp yêu cầu đó tới S-
CSCF / mạng IP bên ngoài của thuê bao đầu bên kia (khi cần). Một S-CSCF có thể
cung cấp một số dịch vụ nhất định.
 Các thực thể và chức năng liên mạng không được thể hiện trên Hình 1.3. Các thực thể
này được chuẩn hóa để thực hiện chức năng kết nối IMS với các mạng truyền thống
(PSTN, GSM, GSM+GPRS, UMTS….) bao gồm các thực thể như: BGCF, IMS-
MGW Lưu ý: từ phiên bản Release 5 trở đi, chức năng HLR được gọi là "HSS"
(Home Subscriber Server) để thể hiện rằng cơ sở dữ liệu này không chỉ chứa các số
liệu liên quan đến vị trí mà còn chứa các số liệu đăng ký như: danh sách các dịch vụ
có thể sử dụng của thuê bao và các tham số liên quan khác.
Trình tự làm việc của hệ thống mạng lõi có IMS: Đầu tiên, thiết lập kênh mang trong
miền PS (ngữ cảnh PDP trong mạng GPRS) để sử dụng truyền tải báo hiệu IMS giữa UE và
S-CSCF. Sau khi thỏa thuận, các kênh mang miền PS khác được thiết lập giữa UE và đầu
cuối tham gia thông tin để truyền tải số liệu tạo ra bởi ứng dụng IMS.
1.1.3 Các vấn đề liên quan đến mã hóa và dịch vụ hội thoại
Trong IMS, có tính năng được thực hiện nhằm đảm bảo các dịch vụ hội thoại đa
phương tiện có thể được cung cấp trong miền PS. Tính năng này định nghĩa các bộ chuyển
mã cần thiết và các phần tử được sử dụng trong dịch vụ hội thoại đa phương tiện di động PS.
Tiêu chuẩn TS 26.235 chứa một bộ các bộ mã hóa mặc định sử dụng cho các ứng
dụng đa phương tiện hội thoại PS trong hệ thống IMS. Việc thông tin âm thanh và hình ảnh
cũng được chuẩn hóa. Các ứng dụng đề suất là các ứng dụng yêu cầu trễ thấp và tính năng
thời gian thực.

Trang-23-

Tiêu chuẩn TS 26.236 chứa các giao thức yêu cầu trong 3GPP sử dụng đối với các
dịch vụ đa phương tiện hội thoại PS dựa trên IMS. IMS là một phân hệ chứa các dịch vụ đa
phương tiện hội thoại IP; cấu trúc của các dịch vụ này, các thủ tục xử lý tính năng phương
tiện và thủ tục điều khiển cuộc gọi được định nghĩa trong tiêu chuẩn TS 24.229, và dựa trên
giao thức SIP (được 3GPP chấp thuận sử dụng).
Từng loại phương tiện được mã hóa độc lập và đóng gói trong các gói Giao thức thời
gian thực- Real Time Protocol (RTP) phù hợp. Sau đó, những gói này sẽ được truyền từ đầu
cuối đến đầu cuối trong các gói UDP trên kết nối IP thời gian thực đã được thỏa thuận và
được thực hiện giữa các đầu cuối trong thời gian phiên truyền SIP (thủ tục này được định
nghĩa trong tiêu chuẩn TS 24.229).
Các UE hoạt động trong IMS cần được hỗ trợ mã hóa/ giải mã và thực hiện các chức
năng đóng/mở gói. Các chức năng logic liên quan đến các luồng lưu lượng được xử lý tại lớp
phiên SIP và việc đồng bộ giữa các phương tiện ở thiết bị thu đuợc thực hiện nhờ sử dụng
các nhãn thời gian RTP.
1.2 VỊ TRÍ- VAI TRÒ IMS TRONG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ MỚI.
1.2.1 Cấu trúc chức năng của mạng NGN di động
Cấu trúc mạng NGN-mobile được xây dựng dựa trên hai nguyên tắc cơ bản:
 Hội tụ thoại và dữ liệu: sử dụng cùng một công nghệ, cùng một mạng cho cả hai dịch
vụ thoại và dữ liệu.
 Phân tách các lớp: tách chức năng chuyển mạch và chức năng xử lý cuộc gọi.
Trong phần này, chúng ta phân tích mô hình chức năng của mạng NGN-Mobile.
Trong đó, các phần tử chức năng có thể là một phần tử vật lý, được tích hợp bên trong phần
tử vật lý hoặc được phân bố trên một số phần tử vật lý.
Về cơ bản mô hình chức năng của mạng NGN- Mobile có thể được cho trên Hình 1.4.
Trong mô hình này, mạng NGN- Mobile được chia thành các phân lớp cơ bản: lớp truy nhập,
lớp truyền tải, lớp điều khiển và lớp ứng dụng. Mỗi phân lớp có chứa một số phần tử chức
năng cơ bản như: máy chủ cuộc gọi (Call Sever, MSC Server) hay còn gọi là Chuyển mạch

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


Trang-24-


M ạng truyền tải IP /A TM
Cổng truy nhập
(Media Gateway)
Máy chủ dịch vụ
(Feature Server)
Call server
Signalling
Gateway
L ớp ứ n g d ụ n g
L ớp đ iều k h iển
L ớp t r u yền t ải
L ớp t r u y n h ập

Hỡnh 1.4. Cu trỳc phõn lp ca mng NGN- Mobile. [1]
1.2.2 Cỏc chc nng c bn ca IMS trong h thng NGN di ng [5]
Cu trỳc NGN di ng a trờn phiờn bn 3GPP R4 vi vic s dng phn t iu
khin cuc gi Call server l Softswitch lp iu khin cuc gi c th hin trờn Hỡnh
1.4. Khi phiờn bn IMS u tiờn (ng vi 3GPP R5) c trin khai trong cu trỳc ny. V
c bn cỏc phn t chc nng chớnh (CSCF) ca IMS s thc hin vic x lý cuc gi ti lp
iu khin. Ngoi ra, trong IMS cũn cú mt s phn t chc nng khỏc h tr kt ni vi cỏc
h thng mng hin cú v cỏc h thng IMS khỏc. Lp chuyn ti vn tn dng cu trỳc
mng c (nh cỏc phn t SGSN/GGSN). Bờn cnh ú, cỏc mỏy ch ng dng SIP (thuc
lp ng dng) cng l nhng thnh phn khụng th thiu c trong cu trỳc h thng IMS.

Nh vy, IMS s em n nhng thay i trong cu trỳc mng c ch yu ti lp iu khin
v lp ng dng.
Cỏc chc nng c bn ca IMS ti lp iu khin v lp ng dng trong cu trỳc IMS
bao gm:
iu phi v qun lý phiờn Multimedia: IMS s dng giao thc SIP iu phi
v qun lý phiờn multimedia. IMS v bn cht l mt mng SIP di ng c thit k
h tr chc nng ny, trong ú IMS h tr nh tuyn, nh v mng, v cỏc chc
nng ỏnh a ch. Khỏc vi min chuyn mch kờnh CS v min chuyn mch gúi
PS, min IMS cho phộp thit lp bt k loi phiờn media no (vớ d, voice, video,
text, ). Nú cng cho phộp b to dch v kt hp cỏc dch v t min CS v min PS
trong cựng mt phiờn, v cng cú th hiu chnh cỏc phiờn ny mt cỏch mm do v
linh hot, vớ d thờm tớnh nng video vo phiờn thoi hin cú.


Trang-25-

 Quản lý phiên truyền dẫn di động: Cấu trúc căn bản của IMS cho phép hỗ trợ các
dịch vụ truyền thông IP di động thông qua khả năng IMS tìm các user khác trong
mạng và sau đó thiết lập một phiên thông tin với user đó. Các phần tử quan trọng của
IMS cho phép quản lý di động là CSCF (Call Session Control Function) và HSS
(Home Subscriber Server). HSS giữ toàn bộ dữ liệu căn bản về thuê bao và cho phép
các user (hoặc các server) tìm và liên lạc với các user đầu cuối khác. CSCF về cơ bản
là một proxy, nó hỗ trợ việc thiết lập và quản lý các phiên và chuyển tiếp các bản tin
giữa các mạng IMS.
 Chất lượng dịch vụ: IMS cung cấp một giải pháp hiệu quả và được chuẩn hoá cho
các nhà khai thác muốn triển khai dịch vụ di động IP thời gian thực không lãng phí tài
nguyên truyền dẫn nhưng vẫn đảm bảo sự hài lòng của khách hàng về dịch vụ. Trong
mạng IP thông thường, truyền tải IP luôn luôn cố gắng tối đa để đảm bảo băng thông
dịch vụ yêu cầu, người ta thường gọi là “best-effort”, tuy nhiên, trong thực tế không
có bất kỳ sự đảm bảo tuyệt đối nào. Chức năng đảm bảo QoS “thông minh” trong

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