KIẾN TRÚC IMS VÀ CÁC VẤN ĐỀ CỦA MẠNG HỘI TỤ

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

Báo cáo môn : Mạng thế hệ sau NGN
ĐỀ TÀI:
KIẾN TRÚC IMS VÀ CÁC VẤN ĐỀ CỦA MẠNG HỘI TỤ
Giáo viên hướng dẫn : TS. Lê Ngọc Giao
Lớp: Truyền dữ liệu và mạng máy tính - M11CQCT02-B
Hà Nội – 11/2012
1
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU
Xã hội càng phát triển, nhu cầu về thông tin liên lạc càng cao và nhu cầu ấy đã trở
thành một phần của cuộc sống con người. Hiện tại và trong thời gian tới, nhu cầu phát
triển các loại hình dịch vụ gia tăng như: thoại, dữ liệu, hình ảnh với chất lượng cao ngày
một tăng. Để đáp ứng yêu cầu trên, các nhà cung cấp dịch vụ không chỉ quan tâm đến
phát triển dịch vụ mà còn phải xây dựng, củng cố và tối ưu hóa hạ tầng lẫn dịch vụ. Song
song đó, nhà khai thác phải nghiên cứu tìm ra một công nghệ thế hệ mới có kiến trúc linh
hoạt, tương thích hoàn toàn với mạng hiện tại, đáp ứng đa công nghệ, đa giao thức, đa
truy cập, đa phương tiện truyền thông và đa dịch vụ… Trước yêu cầu đó, NGN ra đời
được xem là một giải pháp thỏa mãn tất cả các điều kiện kể trên cho một mạng tương lai.
Từ nghiên cứu mạng thế hệ mới NGN, ý tưởng về một kiến trúc điều khiển dịch
vụ dựa trên chuẩn IP được hình thành. Kiến trúc này phải giúp nhà khai thác mạng dễ
dàng hơn trong triển khai và quản lý, đồng thời cho phép người dùng có thể sử dụng một
hay nhiều loại thiết bị khác nhau, di chuyển giữa vùng phục vụ của các mạng mà vẫn có
thể sử dụng cùng một dịch vụ với yêu cầu QoS được đảm bảo. Kiến trúc đó được gọi là
phân hệ đa phương tiện IP, viết tắt là IMS (IP Multimedia Subsystem). Phân hệ IMS tạo
điều kiện cho việc triển khai nhanh chóng các dịch vụ chất lượng cao, mang tính cá nhân,
có khả năng tương tác thời gian thực mọi lúc, mọi nơi trên một kết nối. Do đó, chắc chắn
trong tương lai không xa, triển khai hệ thống mạng IMS là một xu hướng tất yếu của các
nhà khai thác dịch vụ mạng và viễn thông.
2

Trong phạm vi báo cáo này, nhóm chúng em sẽ đi vào trình bày thành hai nội
dung chính :
1. Tổng quan về IMS
Giới thiệu vị trí và kiến trúc trúc IMS trong mô hình mạng NGN theo chuẩn hóa của tổ chức
3GPP. Nội dung phần này tập trung vào vai trò chức năng các phần tử trong IMS.
2. Vấn đề mạng hội tụ
Xem xét trên 3 khía cạnh : hội tụ công nghệ, hội tụ mạng, hội tụ dịch vụ.
3
1. Tổng quan về IMS (IP Multimedia Subsystem)
1.1. Tổng quan
Sự phát triển với tốc độ chóng mặt của các dịch vụ đa phương tiện với yêu cầu về
băng thông và chất lượng dịch vụ cao đã mở ra một kỷ nguyên mới trong lĩnh vực
công nghệ viễn thông. Cùng với đó, sự phát triển nhanh chóng của các mạng di động
và cố định, các mạng truyền dẫn qua vệ tinh đã làm nảy sinh các ý tưởng về khả năng
hội tụ các mạng này. Đó là khởi nguồn để phân hệ đa truyền thông IP IMS ra đời và
phát triển. Đây là bước đệm quan trọng không thể bỏ qua để đi đến sự hội tự thực sự
của mạng viễn thông
Hình 1. Sự hội tụ mạng hiện nay
IMS là một kiến trúc mạng nhằm tạo sự thuận tiện cho việc phát triển và phân
phối các dịch vụ đa phương tiện đến người dùng, bất kể là họ đang kết nối thông qua
mạng truy nhập nào. IMS hỗ trợ nhiều phương thức truy nhập như GSM, UMTS,
CDMA2000, truy nhập hữu tuyến băng rộng như cáp xDSL, cáp quang, cáp truyền
hình, cũng như truy nhập vô tuyến băng rộng WLAN, WiMAX. IMS tạo điều kiện cho
các hệ thống mạng khác nhau có thể vận hành cùng với nhau. IMS đã và đang được
tập trung nghiên cứu và ngày càng thu hút được nhiều sự quan tâm lớn của các nhà
khai thác bởi vì lợi ích mà nó mang lại cho cả nhà cung cấp dịch vụ lẫn người sử dụng.
1.2. Định nghĩa
IMS là kiến trúc điều khiển cuộc gọi độc lập với các hệ thống truy nhập, hoạt
động chủ yếu trong miền gói PD và truyền thông đa phương tiện, hỗ trợ cho quá trình
hội tụ mạng.

4
1.3. Khảo sát tình hình nghiên cứu và chuẩn hóa IMS
Kiến trúc IMS được phát triển đầu tiên trong nhóm dự án 3GPP phục vụ cho mạng 3G.
1. Các phiên bản cho mạng 3G của nhóm dự án 3GPP.
a- Phiên bản R99.
- Phát triển công nghệ truy nhập WCDMA.
- Cải tiến hệ thống truy nhập vô tuyến UMTS (UTRAN).
- Thực hiện kiến tạo dịch vụ dựa trên kiến trúc dịch vụ mở OSA.
b- Phiên bản R4.
- Hoàn thành tháng 3 năm 2001.
- Hoàn thiện chức năng MSC Server và cổng phương tiện MGW, truyền tải IP với
các giao thức mạng lõi.
- Phát triển dịch vụ dựa trên vị trí LCS.
c- Phiên bản R5.
IMS được giới thiệu từ phiên bản R5.
- Phiên bản được hoàn thành giữa năm 2002.
- Xây dựng cấu trúc IMS với các thực thể chức năng : Điều khiển phiên cuộc gọi,
điều khiển cổng đa phương tiện MGWC, quản lý tài nguyên và điều khiển truy cập
RACF . . .
- Lựa chọn giao thức SIP là giao thức cơ bản trong IMS .
- Phát triển công nghệ truy nhập HSPDA nhằm cải thiện đường xuống.
d- Phiên bản R6.
- Hoàn thành vào tháng 3 năm 2005.
- Chuẩn hóa một số tính năng như nhắn tin, quản lý nhóm trong IMS, bổ sung các
tính năng trong giao thức SIP.
- Hoàn thiện tính năng hoạt động liên mạng giữa IMS và chuyển mạch kênh.
5
- Nâng cấp tính năng hiển thị, cải tiến về QoS.
e- Phiên bản R7.
- Bao gồm 3 giai đoạn (3 pha) và hoàn thành vào năm 2007.

- Kết hợp với phiên bản R1 của nhóm nghiên cứu TISPAN (kiến trúc IMS phục vụ
cho mạng NGN cố định).
- Kết nối với mạng băng rộng cố định.
- Kết nối với chuyển mạch kênh.
- Kết nối với WLAN.
- Phát triển các dịch vụ giá trị gia tăng trên nền SIP.
- Nâng cấp tính năng tính cước, quản lý theo chính sách.
f- Phiên bản R8.
- Hoàn thành vào năm 2008.
- R8 phối hợp với các tính năng trong TISPAN phiên bản R2.
- Tạo môi trường phát triển dịch vụ cho bên thứ 3.
- Xử lý các cuộc gọi khẩn cấp trong IMS.
- Hoàn thiện truyền thông Multicast.
2. Các phiên bản IMS cho mạng NGN cố định của ETSI – TISPAN.
- Phát triển từ chuyển mạch mềm của mạng NGN cố định.
- Sử dụng các nguyên tắc cơ bản trong kiến trúc IMS của 3GPP.
a- TISPAN phiên bản R1.
- Hoàn thành năm 2005.
- Dựa trên phiên bản R6 và một số tính năng R7 của 3GPP.
- Tập trung chủ yếu vào hệ thống truy nhập băng rộng XDSL với các kết nối WLAN.
- Phát triển các dịch vụ đa phương tiện thời gian thực.
6
- Xây dựng hệ thống truy nhập cố định chung.
- Sử dụng máy chủ ứng dụng IMS để phát triển các dịch vụ giá trị gia tăng.
- Phát triển phân hệ PSTN/ISDN PES.
b- TISPAN phiên bản R2.
- Hoàn thành năm 2007.
- Tối ưu hóa các tài nguyên truy nhập dựa trên thông tin đăng ký thuê bao.
- Phát triển IPTV.
- Bổ sung một số phân hệ để hỗ trợ IMS như : Điều khiển truy cập và quản lý tài

nguyên RACS, phân hệ kết nối mạng NAS, phân hệ mô phỏng PSTN/ISDN (PSS).
1.4. Kiến trúc tổng thể của phân hệ IMS
7
Mô tả luồng chức năng của các thành phần trong hệ thống IMS :
8
1.4.1. Kiến trúc phân lớp tổng thể của NGN IMS-based
IMS có khả năng hội tụ mạng cố định và không dây FMC. IMS thực hiện được điều
này nhờ cấu trúc phân lớp ngang tức là các lớp độc lập với nhau như hình sau :
9
(1) Lớp mạng : truyền tải dung lượng báo hiệu và dữ liệu. Lớp này bao gồm các
Switch, Router, Media GateWay, Media Server. Lớp này có thể kết nối tới nhiều
loại mạng khác nhau:
• Mạng di động 3G (UMTS, CDMA, WCDMA)
• Mạng di động 2.5G (GPRS)
• Mạng IP có dây (xDSL, Cable) và không dây (WLAN, WiMAX)
• PSTN, IDSL
(2) Lớp điều khiển : Bao gồm các phần tử của mạng báo hiệu (CSCF, HSS,
MGCF ), có khả năng điều khiển phiên chung, điều khiển luồng dữ liệu và điều
khiển luồng truy nhập thông qua các giao thức báo hiệu như SIP, Diameter, H248
(MEGACO). Lớp này là mạng lõi của IMS.
(3) Lớp dịch vụ : Lớp này bao gồm các Server ứng dụng AS như Server ứng dụng
SIP, Server truy nhập dịch vụ dành cho nhà cung cấp thứ 3 và các điểm điều khiển
dịch vụ. IMS điều khiển dịch vụ thông qua mạng thuê bao và các thành phần mạng
báo hiệu trong lớp dịch vụ và lớp điều khiển.
Miêu tả chi tiết :
10
(1) Lớp ứng dụng :
(1.1) Máy chủ ứng dụng :
Máy chủ ứng dụng (AS) là nơi chứa đựng và vận hành các dịch vụ IMS. AS tương tác
với S-CSCF thông qua giao thức SIP để cung cấp dịch vụ đến người dùng. Máy chủ

VCC, đang được phát triển và chuẩn hóa bởi 3GPP, là một ví dụ về máy chủ ứng dụng
AS. AS có thể thuộc mạng thường trú hay thuộc một mạng thứ ba nào đó. Nếu AS là một
phần của mạng thường trú, nó có thể giao tiếp trực tiếp với HSS thông qua giao thức
DIAMETER để cập nhật thông tin về hồ sơ người dùng. AS có thể cung cấp các dịch vụ
như quản lý sự hiện diện của người dùng trên mạng, quản lý quá trình hội nghị truyền
hình, tính cước trực tuyến,…
(1.2) Cơ sở dữ liệu
• HSS
Máy chủ quản lý thuê bao thường trú HSS có thể xem như là một cải tiến của bộ đăng
ký định vị thường trú HLR và AuC trong mạng GSM. HSS là một cơ sở dữ liệu lưu trữ
thông tin của tất cả thuê bao và những thông tin dịch vụ liên quan đến thuê bao. Nó chứa
11
đựng các thông tin như nhận dạng người dùng, tên của S-CSCF gán cho người dùng, hồ
sơ chuyển vùng, thông số chứng thực cũng như thông tin về dịch vụ thuê bao. Thông tin
nhận dạng người dùng gồm khóa nhận dạng riêng và khóa nhận dạng chung. Khóa nhận
dạng riêng được tạo ra bởi nhà khai thác mạng và được dùng với mục đích đăng ký và
chứng thực. Khóa nhận dạng người dùng chung được sử dụng để truyền thông giữa các
người dùng. HSS cũng đáp ứng địa chỉ một S-CSCF nếu có yêu cầu trong thủ tục đăng
ký. Hơn nữa, HSS còn thực hiện những chính sách hệ thống như lưu trữ thông tin hoặc
xóa thông tin những UE không hợp lệ.
• SLF
Trong trường hợp có nhiều HSS trong cùng một mạng, chức năng định vị SLF sẽ được
thiết lập nhằm xác định HSS nào đang chứa hồ sơ của người dùng tương ứng.
Hình : SLF chỉ định HSS phù hợp
Để tìm được địa chỉ của HSS, I-CSCF hoặc S-CSCF phải gửi đến SLF bản tin yêu cầu
LIR. Hình trên mô tả quá trình tìm ra địa chỉ HSS phù hợp khi I-CSCF nhận được bản
tin INVITE trong trường hợp mạng có ba HSS.
(2) Lớp điều khiển :
(2.1) Chức năng điều khiển cuộc gọi CSCF
• C-CSCF

CSCF có 3 loại: Proxy-CSCF (P-CSCF), Serving-CSCF (S-CSCF) và Interrogating-
CSCF (I-CSCF). Mỗi CSCF có chức năng riêng. Chức năng chung của CSCF là tham
gia trong suốt quá trình đăng ký và thiết lập phiên giữa các thực thể IMS. Hơn nữa,
những thành phần này còn có chức năng gửi dữ liệu tính cước đến Server tính cước.
12
Có một vài chức năng chung giữa P-CSCF và S-CSCF trong hoạt động là cả hai có
thể đại diện cho user để kết thúc phiên và có thể kiểm tra nội dung của bản tin trong
giao thức SDP.
• P-CSCF
P-CSCF là điểm tiếp xúc đầu tiên giữa UE với mạng IMS, đóng vai trò như một SIP
proxy server. Tất cả những tín hiệu SIP được gửi giữa mạng IMS và UE đều đi qua P-
CSCF. Do đó, nhiệm vụ chính của P-CSCF là chuyển tiếp bản tin SIP dựa vào tên
domain. Ngoài ra, P-CSCF còn thực hiện: nén bản tin SIP, bảo mật,tích hợp PDF,
tham gia vào quá trình tính cước, và xác định phiên khẩn cấp.
P-CSCF tích hợp PDF và tham gia vào quá trình tính cước : P-CSCF còn tích hợp
chức năng quyết định chính sách PDF. PDF cấp giấy phép sử dụng tài nguyên cho
người dùng, quản lý và đảm bảo QoS cho các dịch vụ đa phương tiện. P-CSCF đồng
thời tạo ra các thông tin tính cước để gửi đến cáckhối tính cước phù hợp.
• I-CSCF
I-CSCF là điểm giao tiếp giữa các thuê bao IMS trong vùng phục vụ của cùng một
nhà khai thác mạng, hoặc với các thuê bao thuộc các nhà khai thác mạng khác. Trong
một mạng có thể có nhiều I-CSCF. I-CSCF được xem như một SIP Proxy và đặt ở
đường biên của mạng IMS, I-CSCF có bốn chức năng chính là:
- Liên lạc với HSS để biết thông tin của chặng tiếp theo khi nhận được yêu cầu
từ UE.
- Xác định S-CSCF cho UE khi nhận thông tin về UE từ HSS, sự xác định S-
CSCF thực hiện khi UE đăng ký hoặc xóa đăng ký.
- Định tuyến yêu cầu SIP nhận được từ mạng khác tới S-CSCF hoặc một
server ứng dụng.
• S-CSCF

S-CSCF là thành phần quan trọng của IMS vì nó chịu trách nhiệm thực hiện quá trình
đăng ký, quyết định định tuyến, duy trì tình trạng phiên và lưu trữ hồ sơ thông tin về
dịch vụ cho người dùng. S-CSCF thực hiện dịch vụ điều khiển phiên cho UE. S-CSCF
thực hiện các chức năng như sau:
- Đăng ký :
S-CSCF có thể xử lý như một SIP Registrar server, S-CSCF tiếp nhận yêu cầu
đăng ký và thiết lập thông tin khả dụng của UE khi truy vấn HSS. Khi UE thực
hiện đăng ký thì yêu cầu của nó được định tuyến tới S-CSCF, lúc đó S-CSCF
dựa trên thông tin chứng thực từ HSS để đưa ra những yêu cầu để kiểm tra I-
CSCF. Sau khi nhận đươc đáp ứng và kiểm tra lại, S-CSCF chấp nhận sự đăng
ký và bắt đầu phục vụ cho phiên đăng ký này. Sau thủ tục này thông tin UE
được khởi tạo và nhận các dịch vụ IMS.
- Phân phối các dịch vụ cho UE và tham gia vào quá trình tính phí
13
Hồ sơ về dịch vụ của UE được HSS đưa xuống S-CSCF khi UE đăng ký vào
mạng IMS. S-CSCF sử dụng thông tin này để phân phối dịch vụ phù hợp cho
UE khi có yêu cầu. Hơn nữa, S-CSCF cần phải áp dụng các loại chính sách
truyền dẫn trong hồ sơ dịch vụ của UE, ví dụ như UE này chỉ sử dụng thoại và
mà không sử dụng video,…
- Định tuyến
S-CSCF có thể xử lý như một Proxy Server, nó tiếp nhận các yêu cầu và đáp
ứng ngay lập tức nếu bên tiếp nhận yêu cầu ở cùng mạng nhà khai thác với bên
gửi yêu cầu hoặc gửi chúng đi nếu bên tiếp nhận yêu cầu kết nối thuộc hệ
thống mạng khác. Khi S-CSCF nhận yêu cầu của UE khởi tạo thông qua P-
CSCF thì nó phải quyết định những AS phù hợp cho UE. Sau khi tương tác với
AS thì S-CSCF tiếp tục xử lý phiên kết nối của UE trong mạng IMS hoặc tới
mạng khác. Hơn nữa, nếu UE sử dụng MSISDN làm địa chỉ cho cuộc gọi thì S-
CSCF sẽ chuyển đổi số MSISDN thành địa chỉ SIP rồi sau đó mới chuyển tiếp
các yêu cầu của UE.
- S-CSCF có thể xử lý như một UA

Nó có thể khởi tạo yêu cầu hoặc kết thúc phiên mà không phụ thuộc vào phiên
giao dịch SIP. Bên cạnh đó, nó còn cung cấp các thông tin liên quan cho các
điểm đầu cuối (như thông báo tính phí, kiểu chuông, …)
(2.2) Chức năng đa phương tiện MRF
• MRF được phân thành bộ điều khiển chức năng tài nguyên đa phương tiện MRFC
và bộ xử lý chức năng tài nguyên đa phương tiện MRFP. MRFC là khối trực tiếp
giao tiếp với AS qua giao thức SIP và với S-CSCF qua giao hứcMEGACO/H.248.
MRFP nhận thông tin điều khiển từ MRFC và giao tiếp với các thành phần của
mạng truyền dẫn. MRF có vai trò quan trọng trong hội nghị đa điểm để phân bố tài
nguyên hợp lý.
• MRFC nhận báo hiệu điều khiển cuộc gọi qua giao thức SIP. MRFC cần thiết cho
việc hỗ trợ những dịch vụ, như hội nghị, những thông báo tới người dùng hoặc
chuyển mã kênh mang. MRFC chuyển báo hiệu SIP nhận được từ S-CSCF qua
điểm tham chiếu Mr và sử dụng những chỉ dẫn MEGACO/H.248 để điều khiển
MRFP. MRFC có thể gửi thông tin thanh toán tới CCF và OCS.
• MRFP cung cấp những tài nguyên mặt phẳng người dùng được yêu cầu và chỉ dẫn
bởi MRFC. MRFP thực hiện những chức năng liên quan đến media như phát và
trộn media, thích ứng nội dung dịch vụ, chuyển đổi định dạng nội dung,…
14
Hình : Chức năng điều khiển thông tin đa phương tiện MRF
(2.3) Điểm tham chiếu
Hình : Vị trí các điểm tham chiếu trong IMS
• Điểm tham chiếu Gm
Gm là điểm tham chiếu (giao diện) giữa UE và P-CSCF. Nó được dùng để truyền
những báo hiệu SIP giữa UE và mạng IMS. Thủ tục qua giao diện Gm có thể chia
thành 3 thủ tục chính: đăng ký, điều khiển phiên, các giao dịch.Thủ tục đăng ký:
UE sử dụng giao diện này để gửi bản tin đăng ký và thương lượng các thuật toán
bảo mật với P-CSCF. Trong suốt quá trình này, cả UE và mạng sẽ trao đổi các
thông số phục vụ cho việc chứng thực, mã hóa và nén dữ liệu. Thông qua giao
diện này, UE sẽ được nhà khai thác mạng cung cấp những thông tin về yêu cầu

đăng ký lại hoặc hủy đăng ký. .
• Điểm tham chiếu Go
Nhà khai thác mạng mong muốn có sự phù hợp giữa những yêu cầu về QoS, địa
chỉ nguồn và đích với mức dịch vụ đã đăng ký. Khi đó, cần có sự giao tiếp giữa
15
mạng IMS và mạng GPRS. Điểm tham chiếu Go được tạo ra với mục đích này.
Sau đó, chức năng phục vụ cho việc tính phí được thêm vào. Giao thức được dùng
cho việc này là COPS. Thủ tục qua Go có thể chia thành 2 thủ tục chính:Thủ tục
cấp quyền truyền thông: người sử dụng dùng giao diện này để yêu cầu kích hoạt
thành phần sóng mang. Yêu cầu này có thể chấp nhận nếu đáp ứng được các chính
sách của nhà khai thác mạng đưa ra.Thủ tục tính phí: thông qua điểm tham chiếu
Go, mạng IMS có thể chuyển thông số ICID dùng cho việc tính phí đến người
dùng GPRS. Tương tự như vậy, mạng GPRS cũng có thể chuyển những thông tin
chứng thực việc tính phí đến mạng IMS.
• Điểm tham chiếu Mw
Mw là điểm tham chiếu giữa P-CSCF, I-CSCF và S-CSCF. Bản tin SIP sẽ được
truyền qua giao diện này giữa các thành phần CSCF với nhau. Thủ tục qua giao
diện Mw có thể chia thành 3 thủ tục chính:
- Thủ tục đăng ký
Trong thủ tục này, P-CSCF sử dụng điểm tham chiếu Mw để chuyển tiếp yêu
cầu đăng ký từ UE đến I-CSCF. Sau đó, I-CSCF sử dụng giao diện này để gửi tiếp bản tin
đó đến S-CSCF. Cuối cùng, bản tin đáp ứng được trả về cho UE cũng qua giao diện
này.

- Thủ tục điều khiển phiên
Chứa các thiết lập của cả bên gọi và bên bị gọi. Đối với thiết lập bên gọi,điểm
tham chiếu Mw được dùng để chuyển yêu cầu từ P-CSCF đến S-CSCF và có
thể từ S-CSCF đến I-CSCF trong trường hợp thuê bao bị gọi. Đối với thiết lập
bên bị gọi, bản tin yêu cầu được gửi từ I-CSCF đến S-CSCF và từ S-CSCF đến
P-CSCF. Giao diện này còn sử dụng trong trường hợp mạng thực hiện việc kết

thúc phiên, ví dụ như: khi P-CSCF tiến hành việc kết thúc phiên khi nhận được
thông báo chỉ dẫn của PDF là mất thành phần sóng mang. Hơn nữa, thông tin
về tính phí cũng được chuyển qua giao diện này.
- Thủ tục giao dịch
Dùng để chuyển các bản tin yêu cầu độc lập như Message và nhận tất cả đáp
ứng như 200 OK, … Sự khác biệt giữa thủ tục điều khiển phiên và thủ tục giao
dịch là một hộp thoại ghi nhận sự kiện không được tạo ra.
• Điểm tham chiếu Mp
Khi MRFC điều khiển dòng thông tin phương tiện như kết nối cho một hội nghị
truyền thông hoặc dừng việc truyền thông với MRFP thì nó sẽ sử dụng điểm tham
chiếu Mp. Điểm tham chiếu này hoạt động dựa trên giao thức H.248.
• Điểm tham chiếu Mn
16
Mn là điểm tham chiếu điều khiển giữa MGCF và IMS-MGW. Giao diệnnày điều
khiển mặt phẳng người dùng của mạng IP và IMS-MGW. Hơn nữa, giaodiện này
cũng điều khiển mặt phẳng người dùng giữa mạng CS và IMS-MGW.Giao diện
này dựa trên giao thức H.248 để thực hiện các tác vụ như: kết nối, khử tiếng
vọng , cung cấp chuông và các thông bao đến đầu cuối,…
• Điểm tham chiếu Dx
Khi có nhiều địa chỉ HSS được triển khai trong mạng IMS, cả I-CSCF và S-CSCF
đều không thể biết HSS nào cần tiếp xúc. Do đó, I-CSCF và S-CSCF cần liên hệ
với SLF trước. Điểm tham chiếu Dx ra đời phục vụ mục đích này. Điểm tham
chiếu Dx luôn kết hợp hoạt động với điểm tham chiếu Cx. Giao thức cơ bản hoạt
động trên điểm tham chiếu này là Diameter. Nhiệm vụ của nó là thực thi các định
tuyến nhận được từ Diameter Redirect Agent.
• Điểm tham chiếu Cx
Thông tin về thuê bao và dịch vụ được lưu trữ thường trú trong HSS. Vì thế, I-
CSCF và S-CSCF sẽ phải tiếp xúc với HSS khi có người dùng đăng ký hoặc sử
dụng dịch vụ. Điểm tham chiếu Cx ra đời để đáp ứng mục đích này. Cx là điểm
tham chiếu giữa HSS và CSCF và hoạt động dựa trên giao thức Diameter. Thủ tục

trên điểm tham chiếu Cx có thể chia ra 3 thủ tục chính: Quản lý vị trí, kiểm soát
dữ liệu người dùng và chứng thực người dùng.
- Quản lý vị trí
Thủ tục quản lý vị trí có thể chia ra thành 2 nhóm: Nhóm đăng ký và xóa đăng
ký và nhóm cập nhật lại vị trí. Khi I-CSCF nhận được bản tin SIP Register
yêu cầu đăng ký từ P-CSCF qua điểm tham chiếu Mw, nó sẽ truy vấn kiểm tra
trạng thái đăng ký của UE bằng cách gửi bản tin UAR đến HSS. Sau khi nhận
được UAR, HSS gửi đáp ứng UAA. Nó chứa tên của S-CSCF nếu UE đã được
gán một S-SCCF hoặc tên và khả năng của S-CSCF nếu UE chưa có được gán
một S-CSCF nào. Sau đó, I-CSCF sẽ tiến hành liên lạc với S-CSCF để thực
hiện hoàn tất thủ tục đăng ký.
- Kiểm soát dữ liệu người dùng
Trong suốt quá trình đăng ký, dữ liệu về người dùng và các dịch vụ có liên
quan sẽ được tải từ HSS đến S-CSCF qua điểm tham chiếu Cx sử dụng lệnh
của giao thức Diameter là SAR và SAA. Tuy nhiên, những dữ liệu này có thể
bị thay đổi tại HSS sau khi S-CSCF nhận được dữ liệu và vẫn đang phục vụ
UE theo dữ liệu cũ. Để cập nhật những dữ liệu mới, HSS sẽ gửi lệnh PPR.
Thông tin mới sẽ được S-CSCF cập nhật ngay trừ trường hợp S-CSCF đang
phục vụ một UE chưa đăng ký. Trường hợp chưa đăng ký đề cập ở đây xảy ra
khi UE đang sử dụng mà hết thời gian đăng ký nhưng nhà khai thác mạng vẫn
quyết định giữ lại tên S-CSCF phục vụ cho UE này để phục vụ ngay khi UE
đăng ký lại.
17
- Chứng thực người dùng
Chứng thực người dùng IMS phụ thuộc chính vào việc trao đổi thông tin bí
mật. Thông tin này bao gồm khóa mật mã và sequence number, IMSI được lưu
trữ trong SIM của UE và trong HSS. S-CSCF cần những thông tin về chứng
thực người dùng nên phải tải những thông tin này về từ HSS qua giao diện Cx.
Khi S-CSCF cần chứng thực một người dùng, nó gửi MAR đến HSS. HSS đáp
ứng lại bằng lệnh MAA. Trong bản tin trả lời này chứa những thông tin chứng

thực: thuật toán mã hóa (ví dụ: Digest-AKAv1-MD5 ), thông tin chứng thực
(số RAND và thẻAUTN), thông tin cấp quyền,…
• Điểm tham chiếu ISC

ISC là điểm tham chiếu giữa I-CSCF, S-CSCF và AS dùng để truyền bản tin điều
khiển của giao thức SIP. Thủ tục qua giao diện này có thể chia ra làm hai thủ tục
chính:
- Thủ tục định tuyến các bản tin yêu cầu thiết lập SIP: Khi S-CSCF nhận được
các yêu cầu thiết lập, nó sẽ phân tích yêu cầu này. Tùy thuộc vào kết quả phân
tích mà S-CSCF sẽ định tuyến các bản tin đến AS xử lý.
- Thủ tục AS khởi tạo yêu cầu thiết lập phiên SIP.
(3) Lớp truyền tải
(3.1) UE
Là thiết bị đầu cuối thực hiện các yêu cầu dịch vụ. Người dùng sử dụng các thiết bị này
để giao tiếp với mạng và thực hiện các dịch vụ. Ở trạng thái bìnhthường, UE chứa thông
tin về: địa chỉ của P-CSCF, tên miền mạng nhà (Home Network), thuật toán mã hóa, bảo
mật, khóa nhận dạng thuê bao. Chúng ta sẽ tìm hiểu về khóa nhận dạng người dùng bao
gồm: khóa nhận dạng người dùng chung và khóa nhận dạng người dùng riêng.
• Khóa nhận dạng người dùng riêng
Mỗi người dùng trong phân hệ IMS đều có một khóa nhận dạng người dùng riêng.
Khóa này được cung cấp bởi nhà điều hành mạng (khóa này giống như IMSI trong
mạng GSM), được sử dụng trong thủ tục đăng ký, chứng thực, quản lý thuê bao và
tính cước. Khóa nhận dạng người dùng riêng có những đặc tính sau:
- Không được sử dụng để định tuyến các bản tin SIP.
- Khóa nhận dạng người dùng riêng chứa các thông tin phục vụ cho việcđăng ký
người dùng vào IMS Home Network (bao gồm cả đăng ký lại và xóa đăng ký).
- Khóa nhận dạng người dùng riêng được chứa trong ISIM và HSS.
- Là mã nhận dạng toàn cầu duy nhất và cố định ứng với UE. Do đó, khóa này
dùng để xác định UE, không phải xác định thuê bao.
18

• Khóa nhận dạng người dùng chung
Mỗi người dùng trong phân hệ IMS có thể có một hoặc nhiều khóa nhận dạng
người dùng chung. Khóa này được người dùng sử dụng khi truyền thông với các
người dùng khác. Khóa này được công khai và có thể trao đổi với người dùng
khác thông qua danh bạ, trang web hoặc business card. Trong giai đoạn đầu triển
khai IMS, vẫn còn tồn tại những mạng khác nhau như PSTN/ISDN,GSM, Internet,
…. Do đó, người dùng IMS phải truyền thông được với người dùng ở các mạng
này. Để đáp ứng nhu cầu này, mỗi người dùng IMS sẽ có thêm một số viễn thông,
ví dụ: +840975975975 để liên lạc với miền CS và có địa chỉ URL để giao tiếp với
người dùng Internet, ví dụ: abc@cdf. zyz.
(3.2) Giao tiếp với mạng PS
• BGCF
Chức năng điều khiển cổng chuyển mạng (BGCF) có nhiệm vụ lựa chọnmạng
PSTN hoặc mạng chuyển mạch kênh (CSN) mà lưu lượng trong IMS sẽđược định
tuyến sang. Nếu BGCF xác định được rằng lưu lượng chuyển mạng đósẽ tới mạng
PSTN hay CSN nằm trong cùng mạng với BGCF thì nó sẽ lựa chọnmột MGCF để
đáp ứng cho liên mạng với PSTN hay CSN. Nếu lưu lượng cầntruyền tới một
mạng không nằm cùng mạng với BGCF thì BGCF sẽ gửi báo hiệu phiên này tới
BGCF đang quản lý mạng đích đó.
• MGCF
MGCF là thành phần gateway của PSTN hay CS và mạng IMS. Nút này cónhiệm
vụ quản lý các cổng đa phương tiện, tương tác với S-CSCF để quản lý cáccuộc gọi
trên kênh đa phương tiện. Nó thực hiện chuyển đổi giao thức và ánh xạSIP thành
ISUP hoặc BICC. Ngoài ra, MGCF còn điều khiển nguồn tài nguyêntrong MGW.
Giao thức sử dụng giữa MGCF và MGW là H.248.
• IMS-MGW
IMS-MGW cung cấp mặt phẳng liên kết cho người dùng IMS và CSN. Nóxác
định kênh truyền từ CSN và dòng truyền dẫn từ mạng, thực hiện việc chuyểnđổi
giữa những đầu cuối và thực hiện giải mã và xử lý tín hiệu cho mặt phẳngngười
dùng khi cần thiết. Hơn nữa, IMS-MGW còn có chức năng cung cấp âmchuông và

những thông báo cho người dùng CS.

19
Hình : Quá trình thiết lập cuộc gọi từ mạng IMS ra mạng CSN và ngược lại
• Giao tiếp với mạng GSM/GPRS
- SGSN
SGSN là thành phần liên kết giữa mạng IMS và mạng chuyển mạch góihiện có.
Nó có thể hoạt động, điều khiển và xử lý lưu lượng cho miền PS. Phầnđiều khiển
có hai chức năng chính: quản lý di động và quản lý phiên. Quản lý diđộng sẽ quản
lý vị trí và trạng thái của UE, chứng thực cả người dùng lẫn UE.Quản lý phiên cho
phép và điều khiển kết nối. Khối này cũng được sử dụng trongmạng 3G. Chức
năng xử lý lưu lượng là một phần của chức năng điều khiển phiên.SGSN hoạt
động như một gateway cho những luồng lưu lượng của người dùngtruy cập vào
mạng.
- GGSN
Khối chức năng này cung cấp khả năng tương tác với những mạng PS khácnhau
như mạng IMS hoặc Internet. Nó chuyển đổi những gói GPRS đến từ SGSNthành
định dạng PDP tương ứng và gửi chúng ra ngoài trên mạng ở ngoài tươngứng.
Trong hướng ngược lại, địa chỉ PDP của gói dữ liệu đến được chuyển đổithành địa
chỉ IMS của người dùng đích. GGSN chứa địa chỉ SGSN hiện tại và hồsơ thông
tin của những người dùng đăng ký vào thanh ghi định vị của nó. GGSNcó khả
năng tập trung thông tin tính cước cho các mục đích thanh toán. Nói chung, có
mối quan hệ nhiều - nhiều giữa SGSN và GGSN: MộtGGSN giao tiếp với một
mạng ngoài cần một vài SGSN; một SGSN có thể địnhtuyến nhiều gói tới nhiều
GGSN khác nhau.

• Giao tiếp với mạng IP
- NASS
20
NASS là thành phần chỉ sử dụng cho các mạng truy nhập hữu tuyến, vớinhiệm vụ

cung cấp kết nối đến người dùng trong mạng truy nhập. NASS có cácchức năng
chính sau:
o Cung cấp một cách linh hoạt địa chỉ IP cũng như các thông số cấu hìnhkhác
cho UE (sử dụng DHCP).
o Xác nhận, chứng thực người dùng trước và trong suốt quá trình cấp phát IP.
o Cấp phép cho mạng truy nhập dựa trên hồ sơ người dùng mạng
o Quản lý vị trí người dùng
o Hỗ trợ quá trình di động và roaming của người dùng.
- RACS
Chức năng điều khiển tài nguyên và chấp nhận kết nối RACS bao gồm
2chức năng chính là: chức năng quyết định chính sách dịch vụ (S-PDF) và
chứcnăng điều khiển chấp nhận kết nối và tài nguyên truy nhập (A-RACF).Chức
năng quyết định chính sách dịch vụ S-PDF: dưới yêu cầu của các ứng dụng,sẽ tạo
ra các quyết định về chính sách bằng việc sử dụng các luật chính sách vàchuyển
những quyết định này tới A-RACF. S-PDF cung cấp một cách nhìn trừutượng về
các chức năng truyền tải với nội dung hay các dịch vụ ứng dụng. Bằngcách sử
dụng S-PDF, việc xử lý tài nguyên sẽ trở nên độc lập với việc xử lý dịchvụ.
Chức năng điều khiển chấp nhận kết nối và tài nguyên truy nhập A-RACF:
nhậncác yêu cầu về tài nguyên QoS từ S-PDF. A-RACF sẽ sử dụng thông tin QoS
nhậnđược từ S-PDF để quyết định chấp nhận hay không chấp nhận kết nối. A-
RACFcũng thực hiện chức năng đặt trước tài nguyên và điều khiển các thực thể
NAThoặc Firewall.
1.4.2. Yêu cầu chung đối với kiến trúc IMS
• Bảo đảm các phiên truyền thông đa phương tiện.
• Kết nối IP, hướng tới IPV6.
• Bảo đảm QoS đối với các dịch vụ đa phương tiện.
• Quản lý theo chính sách để sử dụng hiệu quả các tài nguyên, phương tiện.
• Bảo đảm an toàn thông tin.
• Tính cước hợp nhất hướng tới tích cước hội tụ.
• Kết nối liên mạng : Các mạng NGN – IMS khác, mạng PSTN, mạng doanh

nghiệp.
21
• Tự do truy nhập.
2. Các vấn đề của mạng hội tụ với IMS
2.1. Định nghĩa khái niệm hội tụ.
Quá trình tiến hóa, biến đổi của các thực thể để tiến tới một giá trị, một chuẩn mực
chung.
• Khái niệm hội tụ trong truyền thông có sự khác biệt đối với khái niệm hội tụ trong
toán học và vật lý.
• Cần phân biệt khái niệm hội tụ (Convergence) với khái niệm tích hợp
(Integration).
- Convergence – “Hội tụ”: dùng để chỉ các khía cạnh hội tụ nào đó: ví dụ
Network Convergence chỉ đến khía cạnh hội tụ về mạng lưới.
- Integration – “Tích hợp”: thường dùng ở khía cạnh bộ máy tổ chức của các đơn
vị riêng lẻ được tích hợp chung vào với nhau để cùng thực hiện một vấn đề nào
đó; các nhà mạng triển khai hội tụ (cả về mạng lưới và tổ chức) thì gọi là
Integrated Operator (IOP).
2.2. Các lý do để hội tụ mạng trong kiến trúc IMS.
• Mục tiêu của IMS là tiến tới môi trường dịch vụ đa phương tiện dựa trên kết nối IP
và hoạt động trên miền gói.
• Có nhiều tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế và khu vực tham gia nghiên cứu , phát
triển hoàn thiện các vấn đề liên quan đến IMS.
• Các nhà khai thác mạng, cung cấp dịch vụ trên quy mô toàn cầu đang triển khai
NGN dựa trên IMS.
• Phân hệ IMS là phân hệ điều khiển của mạng lõi nên dễ dàng kết nối với các mạng
truy nhập với các công nghệ khác nhau.
• IMS có cơ sở dữ liệu thuê bao tập trung trong khối chức năng HSS nên hỗ trợ các
tính năng quản lý di động, chuyển vùng dịch vụ thuê bao.
22
Hình : Khuynh hướng hội tụ của mạng

2.3. Các nội dung hội tụ
Hình : Chiến lược hội tụ theo không gian ba chiều
23
2.3.1. Hội tụ công nghệ
• Sử dụng các nguyên lý, phương pháp tiên tiến để xây dựng mạng như kỹ thuật mã
hóa tốc độ thấp, kỹ thuật xử lý phân tán, trí tuệ nhân tạo, các công cụ, giải pháp
phần mềm . . .
• Sử dụng các công nghệ nền tảng để xây dựng các lớp mạng tiến tới NGN – IMS
như MPLS, GMPLS, NG – SDH, WiFi . . .
• Sử dụng với số lượng hạn chế các giao thức đã được phát triển và kiểm chứng như
SIP, DIAMETER và các API.
2.3.2. Hội tụ mạng
• Hội tụ mạng thoại và dữ liệu.
• Hội tụ cố định - di động FMC.
• Hội tụ các lớp mạng trong NGN – IMS.
• Hội tụ các thiết bị đầu cuối.
2.3.3. Hội tụ dịch vụ.
• Khách hàng có thể tiếp cận các dịch vụ đa phương tiện bất cứ ở đâu, bất cứ lúc
nào và trên các thiết bị đầu cuối bất kỳ.
• Môi trường kiến tạo dịch vụ mở OSA và truy nhập không hạn chế.
24
KẾT LUẬN
IMS trên nền mạng NGN là một công nghệ mạng tiên tiến, có thể định hướng phát
triển theo hướng hội tụ mạng di động và cố định trong tương lai. Việc xây dựng phân
hệ này giúp cho nhà khai khác sẽ đủ năng lực cung cấp các loại hình dịch vụ đa
phương tiện cho người dùng đầu cuối. Với những đặc tính như thế, IMS đang là tiêu
điểm nghiên cứu phát triển của nhiểu tổ chức chuẩn hóa viễn thông và công ty điện tử
tin học. Với mục tiêu đặt ra, nhóm đã thực hiện tìm hiểu về kiến trúc mạng IMS trên
nền mạng lõi NGN để thấy được vai trò hội tụ của phân hệ này. Hội tụ chính là vấn đề
then chốt khi xây dụng mạng NGN.

Trong quá trình làm tiểu luận, khó có thể tránh khỏi những thiếu sót, chúng em rất
mong nhận được sự đóng góp ý của các thầy cô cùng các anh chị học viên để tiểu luận
của nhóm em được hoàn thiện hơn.
Cuối cùng, chúng em xin chân thành cảm ơn Thầy giáo, TS. Lê Ngọc Giao - đã
giảng dậy và giúp đỡ chúng em thực hiện tiểu luận này.
25