ĐỀ TÀI BÁO CÁO TỐT NGHIỆP ” PHÂN BIỆT IMS TRONG KIẾN TRÚC NGN” CHƯƠNG 2 pps

ĐỀ TÀI BÁO CÁO TỐT NGHIỆP ” PHÂN BIỆT
ISM TRONG KIẾN TRÚC NGN”
CHƯƠNG 2
KIẾN TRÚC NGN VÀ PHÂN HỆ IMS
2.1 Kiến trúc NGN
2.1.1 Mạng viễn thông hiện nay
Như phần trên đã trình bày, mạng viễn thông hiện nay được triển khai theo
các ứng dụng thực tiễn đơn lẻ. Ví dụ như trong mạng chuyển mạch điện thoại
công cộng PSTN, một cuộc nối được thiết lập giữa hai thuê bao thông qua quá
trình trao đổi khe thời gian cố định trong suốt quá trình cuộc gọi. Kiểu mạng này
phù hợp cho điện thọai vì chúng có tốc độ bit không đổi và thông tin có tính thời
gian thực cao. Với các ứng dụng truyền dữ liệu thì việc sử dụng riêng một kênh
thông tin để truyền là rất lãng phí về tài nguyên và không phù hợp với yêu cầu sử
dụng.
Với các mạng di động hiện nay (PLMN) mặc dù có tốc độ phát triển rất nhanh
tuy nhiên dịch vụ mà nhà khai thác mạng di động cung cấp cho khách hàng vẫn chỉ
là dịch vụ thoại truyền thống kết hợp với dịch vụ bản tin ngắn (SMS). Vẫn không
đáp ứng được nhu cầu truyền thông đa phương tiện của khách hàng hơn nữa giá cả
đối với thuê bao di động còn cao và với các thuê bao có nhu cầu sử dụng cả dịch
vụ di động và dịch vụ cố định thì họ vẫn phải thanh toán hai hóa đơn cho hai nhà
cung cấp dịch vụ đó.
Tương tự như vậy mạng chuyển mạch gói là rất hữu hiệu cho việc chuyển
thông tin số liệu nhưng lại không phù hợp cho truyền thoại vì độ trễ truyền thông
tin là không kiểm sóat được.
Một giải pháp để giải quyết vấn đề này là tạo ra một mạng tích hợp có thể
cung cấp nhiều loại hình dịch vụ có yêu cầu băng thông, thời gian thực và chất
lượng dịch vụ khác nhau.
Bước đầu tiên trong hướng đi này là phát triển ISDN băng hẹp cung cấp báo
hiệu kênh chung giữa các người sử dụng cho tất cả các dịch vụ thoại và số liệu.
Trong khi đó vẫn duy trì sự riêng biệt giữa chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói
tại trạm trung gian. Người dùng được cung cấp các truy nhập số tốc độ 2B+D cho

cả thoại và số liệu cùng với 16 Bbps cho báo hiệu và các dịch vụ chuyển mạch gói.
Tuy nhiên hướng phát triển này dần dần bộc lộ yếu điểm khi nhu cầu dịch vụ băng
thông rộng ngày càng phát triển. Tốc độ truy nhập 2B+D là quá thấp so với nhu
cầu dịch vụ băng rộng hiện nay.
ISDN ngày càng thể hiện nhược điểm không thể đáp ứng được nhu cầu truyền
thông, trong khi đó công nghệ truyền dẫn và công nghệ điện tử VLSI (Very large
scale intergration) ngày càng phát triển và xuất hiện công nghệ mới có khả năng
truyền tải cao được đánh giá là có nhiều hứa hẹn để truyền dẫn cả thoại và dữ
liệu đó là ATM đã đưa ra một hướng mới để phát triển ISDN băng hẹp thành ISDN
băng rộng (B-ISDN). B-ISDN cung cấp các dịch vụ chuyển mạch kênh, chuyển mạch
gói theo kiểu đơn phương tiện, đa phương tiện, theo kiểu hướng kết nối hay phi
kết nối và theo cấu hình đơn hướng hoặc đa hướng.
Tuy nhiên khi triển khai B-ISDN với công nghệ nền tảng là ATM thì vấn đề giá
thành xây dựng mạng lại quá lớn vì B-ISDN không tận dụng tối đa nền tảng mạng
hiện có do vậy không đáp ứng kịp thời cho nhu cầu sử dụng dịch vụ của khách
hàng.
2.1.2 Mạng viễn thông trên con đường tiến tới NGN
Từ tình hình mạng viễn thông hiện nay và sự bùng nổ về nhu cầu dịch vụ băng
rộng, việc xây dựng một mạng cung cấp đa loại hình dịch vụ tốc độ cao băng
thông lớn là vấn đề tất yếu của các nhà khai thác mạng.
ISDN, B-ISDN đều có nhược điểm khi được triển khai để cung cấp dịch vụ tốc
độ cao băng thông lớn cho khách hàng. Vậy thì câu hỏi đặt ra là mô hình mạng
nào có thể khắc phục được nhược điểm của hai mạng trên trong khi vẫn có thể
cung cấp dịch vụ đa phương tiện cho khách hàng.
Để trả lời câu hỏi đó các tổ chức chuẩn hóa viễn thông đã nghiên cứu và đưa
ra mô hình mạng hội tụ có khả năng cung cấp dịch vụ đa phương tiện cho khách
hàng trong khi đó giá thành và thời gian xây dựng mạng là rẻ nhất và nhanh nhất
– đó chính là mạng NGN.
NGN được ITU-T định nghĩa như sau:
“Mạng thế hệ kế tiếp (NGN) là mạng dựa trên nền gói có thể cung cấp các dịch

vụ truyền thông và có thể tận dụng được các dải băng tần rộng, các công nghệ
truyền tải với QoS cho phép và ở đó các chức năng liên quan đến dịch vụ sẽ độc
lập với các công nghệ truyền tải ở lớp dưới. NGN cho phép người dùng truy nhập
không hạn chế tới các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông khác nhau. NGN hỗ trợ tính
lưu động nói chung để có thể cung cấp dịch vụ thích hợp và rộng khắp tới các
người dùng.
Như vậy NGN được mô tả theo các đặc điểm cơ bản như sau:
 Truyền tải trên nền gói
 Tách biệt các chức năng điều khiển với các khả năng mang, cuộc gọi/ phiên
và ứng dụng/ dịch vụ
 Tách riêng việc cung cấp dịch vụ khỏi mạng và cung cấp các giao diện mở
 Hỗ trợ tất cả các dịch vụ, các ứng dụng và các kỹ thuật dựa trên khối xây
dựng dịch vụ (bao gồm dịch vụ thời gian thực, phân loại dịch vụ, dịch vụ phi
thời gian thực và dịch vụ đa phương tiện)
 Các khả năng băng rộng với QoS đầu cuối tới đầu cuối và truyền tải trong
suốt
 Tương tác với các mạng trước đây thông qua các giao diện mở
 Tính lưu động nói chung
 Truy nhập không hạn chế cho người dùng tới các nhà cung cấp dịch vụ khác
nhau
 Một sự đa dạng về kế hoạch nhận dạng để giải quyết địa chỉ IP cho mục
đích định tuyến trong mạng IP
 Nhìn từ phía UE, dịch vụ được hội tụ thành một dịch vụ chung duy nhất
 Hội tụ dịch vụ giữa mạng cố định và mạng di động
 Các chức năng liên quan đến dịch vụ độc lập với các công nghệ lớp dưới
 Phục tùng tất cả các thủ tục theo quy tắc như truyền thông khẩn cấp và an
ninh/ riêng lẻ”
NGN tập hợp được ưu điểm của các công nghệ mạng hiên có, tận dụng băng
thông rộng và lưu lượng truyền tải cao của mạng gói để đáp ứng sự bùng nổ nhu
cầu lưu lượng thoại truyền thông hiện nay và nhu cầu truyền thông đa phương

tiện của người dùng đầu cuối. Điện thoại IP (IPT) là ví dụ điển hình để minh họa
cách tín hiệu thoại được chuyển đổi thành gói dữ liệu rồi truyền trên nền IP trong
mạng NGN như thế nào. Có thể nói truyền thoại trên nền gói là ưu điểm lớn nhất
mà NGN đã thực hiện được hơn hẳn so với các công nghệ mạng trước đây.
Đặc điểm của NGN là cấu trúc phân lớp theo chức năng và phân tán các tài
nguyên trên mạng. Điều này đã làm cho mạng được mềm hóa và sử dụng các giao
diện mở API (Application program interface) để kiến tạo các dịch vụ mà không
phụ thuộc nhiều vào các nhà cung cấp thiết bị và dịch vụ mạng.
Xu hướng phát triển công nghệ viễn thông cho NGN có ba lĩnh vực cần chú ý tập
chung:
 Công nghệ truyền dẫn: Từ quang cho đến quang hóa hoàn toàn.
 Công nghệ chuyển mạch: Tích hợp vi mạch, kĩ thuật số, IP. Kết hợp chuyển
mạch kênh với chuyển mạch gói, đa dịch vụ, đa tốc độ, chuyển mạch
quang.
 Công nghệ truy nhập: Kết hợp truyền thông và tin học: có các kiểu truy
nhập như quang, cáp đồng (ADSL, HDSL), vô tuyến.
Xu hướng phát triển dịch vụ cho NGN cần đạt được những điều sau:
 Băng rộng.
 Đa phương tiện truyền thông.
 Truyền hình chất lượng cao HDTV.
 Dịch vụ phải được tích hợp
Động lực chính cho sự phát triển hay “di cư” sang mạng NGN chính là vấn đề
giá cả. Vì xây dựng mạng NGN không những tận dụng tối ưu cơ sở hạ tầng mạng
hiện có mà còn tập hợp được những ưu điểm chính, loại bỏ những khuyết điểm
cố hữu của các công nghệ mạng hiện nay.
Một động lực quan trọng khác đó là sự phân biệt dịch vụ. Trọng tâm ban đầu
của nhiều mạng NGN là hỗ trợ các dịch vụ truyền thống thoại hoặc dữ liệu. Song
ngày nay có nhiều nhà cung cấp dịch vụ thực hiện chiến lược của mình trên các
mặt bằng dịch vụ hội tụ.
Như vậy trên quan điểm của nhà khai thác dịch vụ thì lí do chính để xây dựng

mạng NGN là:
 Giảm thời gian tung ra thị trường cho các công nghệ và dịch vụ mới.
 Thuận tiện cho các nhà cung cấp thiết bị, các nhà cung cấp mạng mang,
hay cho các nhà phát triển phần mềm.
 Giảm độ phức tạp trong vận hành bằng việc cung cấp các hệ thống phân
chia theo khối đã được chuẩn hóa.
 Hỗ trợ phương thức phân chia một mạng chung thành các mạng ảo riêng
rẽ về mặt lôgic.
ITU-T cũng đưa ra khuyến cáo khi tiến hành xây dựng NGN từ mạng hiện có cho
các nhà xây dựng mạng theo mô hình sau:

Hình 2. 1: Các khả năng tiến đến NGN
Nhìn từ mô hình thì các mạng hiện có như PSTN, IN, mạng số liệu, mạng
Internet, mạng cáp, mạng vô tuyến đều có thể phát triển lên NGN theo hai con
đường là có thể phát triển từng bước thông qua mạng lai ghép, mạng VoIP rồi
tiến tới NGN hoặc tiến thẳng lên NGN.
Tùy theo điều kiện cụ thể của từng vùng mạng mà xây dựng NGN với giá thành
thấp nhất và nhanh nhất.
Mô hình NGN do ETSI đưa ra như sau:

Hình 2. 2: Kiến trúc mạng NGN
Từ kiến trúc NGN tổng quan của ETSI có các đặc điểm sau:
 NGN kế thừa các mạng hiện có như PSTN, ISDN, Internet, PLMN vv.
 Xây dựng thêm các phân hệ mới các giao thức mới với mục đích là để bổ
sung thêm các loại hình dịch vụ, cung cấp dịch vụ đa phương tiện và hội tụ
mạng (phân hệ IMS).
 Mạng truyền tải được IP hóa, công nghệ mạng truyền tải được sử dụng là
IP.
 Các mạng riêng rẽ trước đây được kết hợp thành một mạng chung duy
nhất. Nhờ điều này mà nhà cung cấp dịch vụ mới có thể cung cấp dịch vụ

đa phương tiện kết hợp cả tất cả các loại hình truyền thông thời gian thực
như thoại, video, audio, ảnh động. . với loại hình truyền thông dữ liệu.
2.2 Phân hệ IMS trong kiến trúc NGN
2.2.1 Tổng quan IMS
Hệ thống con đa phương tiện IP (IMS) là phần mạng được xây dựng bổ sung
cho các mạng hiện tại nhằm thực hiện nhiệm vụ hội tụ mạng và cung cấp dịch vụ
đa phương tiện cho khách hàng đầu cuối.
IMS là một phần của kiến trúc mạng thế hệ kế tiếp được cấu thành và phát
triển bởi tổ chức 3GPP và 3GPP2 để hỗ trợ truyền thông đa phương tiện hội tụ
giữa thoại, video, audio với dữ liệu và hội tụ truy nhập giữa 2G, 3G và 4G với
mạng không dây.
IMS được thiết kế dựa trên SIP cho phép truyền bất kì phương tiện truyền
thông nào như thoại, video hay dữ liệu qua bất kì mạng nào.
Phân hệ mạng lõi đa phương tiện IP bao gồm tất cả các thành phần mạng lõi
(CN) để cung cấp các dịch vụ đa phương tiện IP. Các thành phần này bao gồm tất
cả các thành phần liên quan đến mạng báo hiệu và mạng mang như đã xác định ở
3GPP TS 23. 002: "Network Architecture". Dịch vụ đa phương tiện IP được dựa
trên khả năng điều khiển phiên, các mạng mang đa phương tiện, các tiện ích của
miền chuyển mạch gói (PS) do IETF xác định.
Để các đầu cuối đường dây có thể truy nhập độc lập với vận hành và bảo
dưỡng qua mạng Internet, phân hệ đa phương tiện IP đã cố gắng tương thích với
các chuẩn IETF (chuẩn Internet). Trong một số trường hợp là lấy chuẩn giao thức
của IETF do đó các giao diện này tương thích hợp lý với các chuẩn Internet ví dụ
như giao thức SIP. . . .
Phân hệ mạng lõi đa phương tiện IP cho phép các nhà vận hành mạng di động
mặt đất PLMN sẵn sàng phục vụ các dịch vụ đa phương tiện cho khách hàng của
họ bằng cách xây dựng lên các ứng dụng, các dịch vụ với các giao thức Internet. Ở
đây không có mục đích là để chuẩn hóa các dịch vụ trong phạn vi của phân hệ IM
CN, mà mục đích chính là để các dịch vụ sẽ được phát triển do các nhà khai thác
mạng PLMN và hiệp hội các nhà cung cấp thứ ba khác bao gồm cả không gian

Internet đang sử dụng và phân hệ IM CN. Phân hệ IM CN có thể cho phép hội tụ
để truy nhập thoại, hình ảnh, video, bản tin, dữ liệu và web dựa trên các công nghệ
cho người dùng đầu cuối không dây, và có thể phối hợp sự phát triển về Internet
với sự phát triển của truyền thông di động.
Giải pháp cuối cùng để có thể hỗ trợ các ứng dụng đa phương tiện IP gồm có
các đầu cuối, mạng truy nhập vô tuyến GERAN hoặc UTRAN, mạng lõi GPRS
tiên tiến, và các thành phần chức năng đặc biệt của phân hệ IM CN được mô tả
trong đồ án này.
Sự khác biệt của IMS với kiến trúc mạng truyền thống là lớp ứng dụng và
chuyển mạch rất gần với mạng truy nhâp, với kiến trúc này nó có thể áp dụng cho
bất kì mạng truy nhập nào như 3G, Wifi, DSL, cable …
Các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông đang chuyển dịch vụ thoại truyền thống
sang VoIP để tối ưu cho giá thành đầu tư và giá thành dịch vụ. Tuy nhiên nếu chỉ
chuyển sang mỗi mạng VoIP thì vẫn không đủ để giải quyết hết những lo âu về giá
thành đầu tư, giá cước thu nhập và còn phải tăng nhiều chi phí mới. Khi dịch vụ
thoại chuyển sang mạng IP, nó sẽ trở thành một phần của bộ các dịch vụ truyền
thông hướng kết nối đa phương tiện thời gian thực chạy trên mạng IP và cùng chia
sẽ một sự sắp xếp client-server chung như dịch vụ tin khẩn, cuộc gọi khẩn, hội
nghị mạng và các dịch vụ VoIP, 3G … Thêm vào đó để VoIP có thể hỗ trợ lớp các
dịch vụ mới như dich vụ đa phương tiện, dịch vụ tích hợp thì cần có một nền tảng
chuyển tiếp dịch vụ mới. Nền tảng ở đây được chọn chính là IMS (IP Multimedia
Subsystem) do 3GPP định nghĩa và phát triển. Giải pháp của họ là thoại thế hệ kế
tiếp với hệ thống dữ liệu, phần mềm và các dịch vụ chuyên nghiệp, để đáp ứng
mạng cần hoạt động cả mạng đường dây và mạng không dây.
Tuy nhiên để các thành phần này hội tụ với các lớp dịch vụ mới và đảm bảo
QoS thì mạng phải có một kiến trúc dịch vụ phù hợp và có khả năng để hỗ trợ cho:
 Tách lớp đầu cuối và truyền tải khỏi lớp điều khiển phiên.
 Quản lí phiên qua các dịch vụ thời gian thực
 Tương thích với dịch vụ mạng thông minh tiên tiến.
 Tương tác trong suốt với các mạng TDM trước đây.

 Hội tụ dịch vụ mạng không dây và dịch mạng đường dây.
 Pha trộn thoại với các dịch vụ thời gian thực.
 Thống nhất kĩ thuật để chia sẻ thông tin thộc tính người dùng qua dịch vụ
 Thống nhất kĩ thuật để nhận thực và quảng bá người dùng đầu cuối.
 Mở ra giao diện chuẩn và giao diện lập trình ứng dụng
3GPP, ETSI và diễn đàn Parlay định nghĩa kiến trúc dịch vụ IMS để hỗ trợ các
yêu cầu đã nói đến trước đây qua phiên bản sau:


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 2. 3: Sơ đồ kiến trúc IMS của 3GPP
Và kiến trúc IMS mức cao khi nó được đặt trong mạng cùng với các giao diện
tương ứng như sau:
UE
UE
BSS GERAN
RNC UTRAN
SGSN

GGSN
P-CSCF I-CSCF S-CSCF
MGCF BGCF
MGW T-SGW
MRFC
MRFP
SLF
HSS
M¹ng di ®éng kÕ thõa
Server øng dông
M¹ng IMS ngoµi
M¹ng PSTN kÕ thõa
R-SGW
HLR
Cx Cx
ISC
MRF
Ms
Mr
Mi
Mg
Mj
MwMw
Mm
Mm
Mk
Mp
Dx
Mh
Sh

Gi
Gc
Gr
D÷ liÖu vµ b¸o hiÖu
B¸o hiÖu
Iu
Iu
Go

Hình 2. 4: Kiến trúc IMS trong NGN
TÓM LẠI: IMS trong NGN thực hiện 3 chức năng chính:
 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.
2.2.2 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
sau thể hiện kiến trúc CSCF với các giao diện của nó.


Hình 2. 5: Kiến trúc các CSCF
2.2.2.1 P-CSCF (Proxy-CSCF)
P-CSCF là điểm giao tiếp đầu tiên trong phân hệ IM CN. Địa chỉ của nó được
UE phát hiện sau khi tích cực thành công một PDP Context. P-CSCF xử lí như một
người đại diện ví dụ tiếp nhận hay 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 nhưng nó có thể kết thúc độc lập với giao dịch SIP.
Chức năng điều khiển hợp đồng (PCF) là một thực thể logic của P-CSCF.

P-CSCF thực hiện các chức năng sau:
 Chuyển tiếp yêu cầu đăng kí 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 (e.g S-
CSCF) với tên của P-CSCF đã nhận được từ thủ tục đăng kí.
 Gửi đáp ứng hoặc yêu cầu tới UE.
Phát hiện hoặc điều khiển các yêu cầu thiết lập phiên khẩn cấp như các thủ tục
điều khiển lỗi.
 Phát ra các CDRs.
 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
2.2.2.2 I-CSCF (Interrogating-CSCF )
I-CSCF là điểm giao tiếp trong phạm vi mạng của 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 đáp ứng SIP tới S-CSCF đã xác định trong bước trên.
 Sử dụng tài nguyên và thanh toán.
 Phát ra các CDRs
 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.
2.2.2.3 S-CSCF (Serving-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 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, nó tiếp nhận yêu cầu đăng kí và
thiết lập thông tin khả dụng cho nó qua server vị trí (e.g 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/ 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 tại chỗ 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 (e.g 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 (e.g Số điện thoại
được quay hoặc URL SIP), khi thuê bao đích là khách từ một nhà
khai thác mạng khác gửi yêu cầu hoặc đáp ứng SIP tới I-CSCF đó.
o Khi tên của thuê bao đích (số điện thoại được quay hoặc URL 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 phân hệ IM CN.
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 đáp ứng hoặc yêu cầu SIP tới một P-CSCF cho thủ tục MT 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.
o Gửi đáp ứng hoặc yêu cầu SIP tới một I-CSCF trong thủ tục MT cho
thuê bao chuyển mạng trong phạm vi một mạng khách mà ở đó
mạng nhà không có I-CSCF trong tuyến này.
o Gửi đáp ứng 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 CDRs
2.2.2.4 BGCF (Breakout Gateway Control Function)
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 CSN 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 lí 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 CDRs
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.
2.2.2.5 HSS (Home subscriber Server)
Đây là cơ sở dữ liệu chung cho tất cả các người dùng, nó chứa cả HLR trong thể
thức mạng GPRS. Nó 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. Nó 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 thuê bao, 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 mạng lõi để thiết lập cuộc gọi/ phiên, an ninh, trao quyền vv. Nó cũng truy
nhập vào các server nhận thực như AUC, AAA.
2.2.2.6 MGCF (Media Gateway Control Function)
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 vv)
và các giao thức điều khiển cuộc gọi mạng R00
 Giải sử MGCF nhận được thông tin ngoài băng thì nó có thể chuyển tiếp

thông tin này tới CSCF/ MGW
2.2.2.7 MRF (Multimedia resource function)
Kiến trúc liên quan đến chức năng tài nguyên đa phương tiện (MRF) được thể
hiện trong hình như sau:

Hình 2. 6: 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 như hình vẽ
trên thể hiện.
Nhiệm vụ của của MRFC như sau:
 Điều khiển tài nguyên phương tiện trong MRFP
 Dịch thông tin đến từ AS và S-CSCF (Ví dụ nhận dạng phiên) để điều khiển
MRFP một cách phù hợp
Nhiệm vụ của MRFP như sau:
 Điều khiển phần mang giữa MRFP và GGSN
 Cung cấp tài nguyên để MRFC điều khiển
 Trộn các luồng phương tiện lối vào
 Tài nguyên luồng phương tiện
 Xử lí luồng phương tiện
2.2.2.8 IMS-MGW (IP multimedia sbsystem-Media gateway function)
Một IMS-MGW có thể kết thúc các kênh mang từ mạng chuyển mạch kênh và
các luồng phương tiện từ mạng chuyển mạch gói (ví dụ dòng 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
 Tự nó điều khiển tài nguyên như triệt tiếng vọng…
 Có thể cần phải mã hóa
IMS-MGW sẽ được cung cấp tài nguyên cần thiết để hỗ trợ các phương tiện
truyền tải UMTS/ GSM. Hơn nữa IMS-MGW còn phải bổ sung thêm nhiều bộ mã
hóa và các giao thức khung và hỗ trợ các chức năng đặc tả di động.

2.2.2.9 SGW (Signalling gateway function)
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. Chức năng cổng báo
hiệu có thể triển khai như một thực thể đứng một mình hoặc bên trong môj 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. SGW được triển khai như hai node logic sau:
Cổng báo hiệu chuyển mạng (R-SGW)
Vai trò của R-SGW liên quan đến chuyển mạng từ/ tới miền chuyển mạch kênh
2G/ R99 và miền GPRS tới/ từ miền dịch vụ thoại MUTS R00 và miền GPRS UMTS.
Để chuyển mạng đúng cách R-SGW thực hiện chuyển đổi báo hiệu tại lớp
transport
Cổng báo hiệu truyền tải T-SGW (Transport Singnalling Gateway)
Thành phần này trong mạng R4/5 là các điểm kết cuối PSTN/ PLMN trong một
mạng xác định. Nó ánh xạ báo hiệu cuộc gọi từ/ tới PSTN/ PLMN lên mạng mang
IP và gửi nó từ/ tới MGCF.
2.2.3 Các giao diện trong IMS
Để các loại dịch vụ đa phương tiện được chuyển qua miền chuyển mạch gói
(PS) trong phạm vi kiến trúc IMS thì một giao thức điều khiển phiên đơn cần phải
được sử dụng giữa thiết bị người dùng (UE) và CSCF qua giao diện Gm.
Các giao thức được sử dụng trên giao diện Gm giữa UE và CSCF trong kiến trúc
này sẽ dựa trên SIP.
Giao thức điều khiển một phiên đơn được sử dụng để điều khiển phiên giữa
các giao diện như sau:
 Giữa MGCF và CSCF là giao diện Mg
 Giữa các CSCF là giao diện Mw
 Giữa một CSCF và mạng IP bên ngoài là Mm
 Giữa CSCF và BGCF là giao diện Mi
 Giữa BGCF và MGCF là giao diện Mj
 Giữa BGCF và BGCF là giao diện Mk

 Giữa một CSCF và một MRCF là giao diện Mr
Giao thức điều khiển phiên được sử dụng trên các giao diện Mg, Mw, Mm, Mi,
Mj, Mk, sẽ dựa trên SIP.
Báo hiệu SIP tương tác giữa các phần tử mạng lõi của IMS và có thể khác so với
báo hiệu SIP giữa UE và CSCF.
SIP được 3GPP lựa chọn làm giao thức báo hiệu trong phần lõi IMS còn trên
các giao diện giữa phần lõi IMS và các phần tử ngoài không được chuẩn hóa, 3GPP
chỉ khuyến cáo sử dụng các giao thức H.248 và DIAMETER.
Để cấu hình mạng độc lập thì mạng phải có khả năng ẩn cấu hình khỏi các nhà
khai thác mạng khác. Để mạng có thể hạn chế các luồng thông tin sau không được
chuyển ra ngoài khỏi mạng của nhà khai thác: Số lượng chính xác các S-CSCF, các
khả năng của các S-CSCF hoặc các khả năng của mạng.
Để hạn chế truy nhập từ các mạng bên ngoài, giải pháp báo hiệu cũng sẽ cho
phép nhà khai thác mạng hạn chế truy nhập từ các mạng bên ngoài (mức ứng
dụng)
Với truy nhập HSS, nhà khai thác mạng cũng có thể điều khiển truy nhập tới
HSS.
2.3 IMS của một số tổ chức tiêu chuẩn khác
Bên cạnh 3GPP, các tổ chức khác như IETF, ITU-T, ARIB, ETSI. . . và các công ty
điện tử-viễn thông như NEC, MOTOROLA,SIEMEN. . cũng nghiên cứu và đưa ra
các phát hành của mình
Mô hình IMS trong NGN của ETSI đưa ra như sau:



Hình 2. 7: Mô hình IMS của ETSI
Với kiến trúc IMS của ETSI, so với kiến trúc của 3GPP thì một số khối chức
năng được thêm vào để thực hiện chức năng tương tác với các mạng IP khác như
IWF, SPDF, I-BCF, SGF. Còn lại các thành phần cơ sở dữ liệu HSS, thành phần
điều khiển IMS gồm P-CSCF, I-CSCF, S-CSCF; thành phần điều khiển tương tác

như MGCF, BGCF, SGW; các thành phần tương tác như OSA-SCS, OSA-AS, IM-
SSF, CSE; các thành phần tài nguyên MRF; thành phần tương tác phương tiện
MGW; và các giao diện trong mạng đều tương tự như kiến trúc của 3GPP.
ITU-T cũng đưa ra mô hình IMS của mình, mô hình này như sau:
C¸c m¹ng ®a ph¬ng tiÖn IP kh¸c AS
PSTN
M¹ng truy nhËp kÕt nèi IP
MGW
CSCF
BGCF
HSS
AAA+DB
CSCF
P-CSCF
MGCF
BGCF
MRFP
MRCF
SLF
UE
Sh
Mb
Mb
Mb
Mb
Mm
ISC
Gq Gm
Dh
Dx

Cx
Mw
Mk
Mi
Mg
PSTN
Mp
Mw
Mr
Mn
Mj

Hình 2. 8: Mô hình IMS của ITU-T
Các đặc điểm giống và khách nhau trong kiến trúc IMS của ba tổ chức ITU-T,
IETF và 3GPP có thể được tổng kết như bảng sau:

3GPP ITU-T IETF
Phần tử chức năng
trong kiến trúc
Thành phần cơ sở
dữ liệu HSS
Các thành phần
điều khiển IMS:
P-CSCF, I-CSCF,
S-CSCF
Các thành phần
điệu khiển tài
nguyên và điều
Thành phần cơ sở
dữ liệu HSS

Các thành phần
điều khiển IMS:
P-CSCF, I-CSCF,
S-CSCF
Các thành phần
điệu khiển tài
nguyên và điều
Có các phần tử
chức năng như
3GPP và ITU-T
nhưng bổ sung
thêm phân hệ điều
khiển chấp nhận
và tài nguyên
(RACS) chứa các
khối chức năng