đồ án kỹ thuật cầu đường Phương án nâng cấp mạng đường trục quốc gia tiến tới cấu trúc mạng thế hệ sau của tổng công ty-Vũ Văn San

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT
NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ
NỘI

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: .…NGUYỄN QUANG HUY…… Số hiệu sinh viên: …
20041382…
Khoá:……49 ……….Khoa: Điện tử - Viễn thông Ngành: Viễn
Thông…………
1. Đầu đề đồ án:
………PHÂN HỆ ĐA PHƯƠNG TIỆN TRÊN NỀN IP (IMS) ……………………………
…………………………………………………………………………………………………………… ………
2. Các số liệu và dữ liệu ban đầu:
…………………………………… …………………………………………… …… ……………………………
………………………………………………………………………………………………………………………
……….… ……………………… …………………………………………………………………………………….
3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
……………………………………………………………………………………………………………… ….
………………………………………………………………………………………………………………………………
…… ….
………………………………………………………………………………………………………………………………
……… ….……………………………………………………………………………………………
4. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ):
………………………………………………………………………………………………………………………
….…………………………………………………………………………………………………………………………
……….………………………………………………………………………………………………………….
5. Họ tên giảng viên hướng dẫn: ………TS TRẦN VĂN CÚC……… ……………………
6. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: ………………………………………………….

……………
7. Ngày hoàn thành đồ án: ………………………………………………………………………
………
Ngày tháng năm
Chủ nhiệm Bộ môn Giảng viên hướng dẫn
Sinh viên đã hoàn thành và nộp đồ án tốt nghiệp ngày tháng năm
Cán bộ phản biện
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Số hiệu sinh viên:
Ngành: Khoá:

Giảng viên hướng
dẫn:
Cán bộ phản biện:
1. Nội dung thiết kế tốt nghiệp:







2. Nhận xét của cán bộ phản biện:

Ngày tháng năm
Cán bộ phản biện
( Ký, ghi rõ họ và tên )
MỤC LỤC
CHƯƠNG 1 11
GIỚI THIỆU CHUNG 11
1.1 Xu hướng phát triển dịch vụ và mạng viễn thông 12
1.2 Nội dung và phạm vi đồ án 14
16
CHƯƠNG 2 16
KIẾN TRÚC NGN VÀ PHÂN HỆ IMS 16
Giới thiệu chương 16
2.1 Kiến trúc NGN 17
2.1.1 Mạng viễn thông hiện nay 17
2.1.2 Mạng viễn thông trên con đường tiến tới NGN 18
2.2 Phân hệ IMS trong kiến trúc NGN 22
2.2.1 Tổng quan IMS 22
2.2.2 Chức năng các phần tử trong IMS 26
2.2.2.1 P-CSCF (Proxy-CSCF) 26
2.2.2.2 I-CSCF (Interrogating-CSCF ) 27
2.2.2.3 S-CSCF (Serving-CSCF) 27
2.2.2.4 BGCF (Breakout Gateway Control Function) 29
2.2.2.5 HSS (Home subscriber Server) 29

2.2.2.6 MGCF (Media Gateway Control Function) 30
2.2.2.7 MRF (Multimedia resource function) 30
2.2.2.8 IMS-MGW (IP multimedia sbsystem-Media gateway function) 31
2.2.2.9 SGW (Signalling gateway function) 31
2.2.3 Các giao diện trong IMS 32
2.3 IMS của một số tổ chức tiêu chuẩn khác 33
36
CHƯƠNG 3 37
CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN 37
37
Giới thiệu chương 37
3.1. Bộ Giao thức H.323 38
3.1.1.Cấu trúc của H.323 39
3.1.1.3 Khối điều khiển đa điểm MCU 43
3.1.2 Tập giao thức H323 43
3.1.2.1 Báo hiệu RAS 43
3.1.2.2 Báo hiệu điều khiển cuộc gọi H.225 44
3.1.2.3 Giao thức H.245 45
3.1.3 Các thủ tục báo hiệu cuộc gọi 47
3.1.3.1 Thiết lập cuộc gọi 47
3.1.3.2 Khởi tạo liên kết và trao đổi khả năng 57
3.1.3.3 Thiết lập kênh truyền ảo 58
3.1.3.4 Cung cấp dịch vụ 58
3.1.3.5 Giải phóng cuộc gọi 58
60
3.2. Giao thức khởi tạo phiên SIP 60
3.3. Giao thức điều khiển cuộc gọi độc lập kênh mang BICC 73
3.3.1. Tổng quan về BICC 73
3.3.2. Kiến trúc của BICC 74
CHƯƠNG 4 84

MỘT SỐ THỦ TỤC LUỒNG PHIÊN TRONG IMS 84
Giới thiệu chương 84
4.1 Tổng quan về các thủ tục luồng phiên 84
4.2 Thủ tục từ S-CSCF/ MGCF tới S-CSCF/ MGCF 87
4.2.1 (S-S#1) Các nhà khai thác mạng khác nhau thực hiện khởi tạo và kết
thúc 88
4.2.2 (S-S#2) Một nhà khai thác mạng thực hiện khởi tạo và kết cuối 92
4.2.3 (S-S#3) Khởi tạo phiên với đầu cuối PSTN trong cùng mạng với S-CSCF
95
4.2.4 (S-S#4) Khởi tạo phiên với đầu cuối PSTN ở mạng khác với S-CSCF 97
4.3 Thủ tục khởi tạo 99
4.3.1 (MO#1) Khởi tạo di động, chuyển mạng 100
4.3.2 (MO#2) Khởi tạo di động, mạng nhà 104
4.3.3 (PSTN-O) Khởi tạo PSTN 106
4.4 Thủ tục kết cuối 108
4.4.1 (MT#1) Kết cuối di động, chuyển mạng 109
4.4.2 (MT#2) Kết cuối di động, mạng nhà 113
4.4.3 (MT#3) Kết cuối di động, chuyển mạng miền chuyển mạch kênh 116
4.4.4 Kết cuối PSTN 117
TỔNG KẾT ĐÁNH GIÁ CUỐI CÙNG 119
TÀI LIỆU THAM KHẢO 120

CÁC KÍ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT
KÍ HIỆU:
Cx Điểm tham chiếu giữa một CSCF với một HSS
Dx Điểm tham chiếu giữa một I-CSCF với một SLF
Gi Điểm tham chiếu giữa GPRS với một mạng dữ liệu gói bên ngoài
Gm Điểm tham chiếu giữa một P- CSCF với UE
ISC Điểm tham chiếu giữa một CSCF với một server ứng dụng
Iu Giao diện giữa RNC với mạng lõi. Nó cũng được coi như một điểm

tham chiếu
Mb Điểm tham chiếu đến các dịch vụ IPv6
Mg Điểm tham chiếu giữa một MGCF với một CSCF
Mi Điểm tham chiếu giữa một CSCF với một BGCF
Mj Điểm tham chiếu giữa một BGCF với một MGCF
Mk Điểm tham chiếu giữa một BGCF với một BGCF khác
Mm Điểm tham chiếu giữa một CSCF với một mạng đa phương tiện IP
Mr Điểm tham chiếu giữa một CSCF với một MRCF
Mw Điểm tham chiếu giữa một CSCF với một CSCF khác
Sh Điểm tham chiếu giữa một AS với một HSS
Si Điểm tham chiếu giữa một IM-SSF với một HSS
Ut Điểm tham chiếu giữa UE và một server ứng dụng (AS)
TỪ VIẾT TẮT:
Từ viết
tắt
Tiếng Anh Tiếng Việt
AMR Adaptive multi rate Thích ứng đa tốc độ
API Application program Giao diện lập trình ứng
interface dụng
AS Application Server Server ứng dụng
BCSM Base call state model Mô hình trạng thái cuộc gọi
gốc
BG Border gateway Cổng biên
BGCF Breakout gateway controll
funtion
Chức năng điều khiển cổng
ngăn cản
BS Bearer service Dịch vụ mang
CAMEL Customised application
mobile enhanced logic

Những lập luận để nâng
cao tính di động ứng dụng cho
khách hàng
CAP Camel application part Phần ứng dụng camel
CDR Charging data record Đoạn dữ liệu tính cước
CN Core network Mạng lõi
CS Circuit switched Chuyển mạch kênh
CSCF Call session control function Chức năng điều khiển
phiên cuộc gọi
CSE Camel service environment Môi trường dịch vụ camel
DHCP Dynamic Host
Configuration Protocol
Giao thức cấu hình host
động
DNS Domain Name System Hệ thống tên miền
GGSN Gateway GPRS Support
Node
Node hỗ trợ GPRS cổng
HSS Home subscriber server Server thuê bao nhà
I-CSCF Interrogating – CSCF CSCF – truy vấn
IETF Internet Engineering Task
Force
Nhóm đặc trách kĩ thuật
internet
IM IP multimedia Đa phương tiện IP
IM CN
SS
IP multimedia core network
subsystem
Phân hệ mạng lõi đa

phương tiện IP
IMSI International mobile
subscriber identifier
Nhận dạng thuê bao di
động toàn cầu
IMS IP Multimedia subsystem Phân hệ đa phương tiện IP
IP Internet Protocol Giao thức internet
IP-CAN IP-Connectivity Access
Network
Mạng truy nhập kết nối IP
ISDN Integrated Services Digital
Network
Mạng số dịch vụ tích hợp
ISIM IMS SIM Modul nhận dạng thuê bao
IMS
MAP Mobile Application Part Phần ứng dụng di động
MGCF Media Gateway Control
Function
Chức năng điều khiển cổng
phương tiện
MGF Media Gateway Function Chức năng cổng phương
tiện
OSA Open services architecture Kiến trúc dịc vụ mở
P-CSCF Proxy – CSCF CSCF-thể quyền
PCF Policy control function Chức năng điều khiển hợp
đồng
PDN Packet Data Network Mạng dữ liệu gói
PDP Packet data protocol Giao thức dữ liệu gói
PEF Policy enforcement function Chức năng thúc ép hợp
đồng

PLMN Public Land Mobile
Network
Mạng di động mặt đất công
cộng
PSI Public Service Identity Nhận dạng dịch vụ chung
SCS Service Capability Server Server có khả năng phục vụ
SGSN Serving GPRS Support
Node
Node hỗ trợ GPRS phục vụ
SLF Subscription Locator
Function
Chức năng định vị thuê bao
SSF Service Switching Function Chức năng chuyển mạch
dịch vụ
SGW Signalling Gateway Cổng báo hiệu
URL Universal Resource Locator Vị trí tài nguyên toàn cầu
USIM UMTS SIM Modul nhận dạng thuê bao
UMTS
RAB Radio access bearer Mang truy nhập vô tuyến
SCS Service capability server Server có thể phục vụ
S –
CSCF
Serving – CSCF CSCF – phục vụ
SLF Subscriber locator function Chức năng vị trí thuê bao
SIM Subsciber identifier modul Khối nhận dạng thuê bao
SIP Session initiation protocol Giao thức khởi tạo phiên
SGW Signalling gateway Cổng báo hiệu
THIG Topology hiding interwork
gateway
Cổng tương tác ẩn giao

thức
UE User Equipment Thiết bị người dùng
UMTS Universal mobile
telecommunication system
Hệ thống thông tin di động
toàn cầu
MỞ ĐẦU
Cùng với sự phát triển của xã hội là nhu cầu thông tin ngày càng đòi hỏi cấp bách
đối với cuộc sống con người. Hiện tại và trong thời gian tới nhu cầu phát triển các loại
hình dịch vụ thoại, phi thoại, Internet và đặc biệt là các loại hình dịch vụ băng rộng
ngày một tăng và không thể tách rời đời sống xã hội. Để thỏa mãn nhu cầu đó mạng
viễn thông đòi hỏi phải có cấu trúc hiện đại linh hoạt và nhất là thỏa mãn mọi nhu cầu
về dịch vụ đa phương tiện. Mạng phải có tổ chức đơn giản nhưng có nhiều chức năng.
Mạng, dịch vụ và đầu cuối phải được tích hợp thì mới có khả năng cung cấp dịch vụ
băng rộng đa phương tiện cho khách hàng.
Thực tế mạng viễn thông hiện nay đã có một bước tiến dài nhờ có sự bùng nổ của
các công nghệ mới và nhu cầu sử dụng dịch vụ viễn thông của khách hàng. Tuy nhiên
trong tương lai mạng viễn thông không những chỉ thỏa mãn cho khách hàng các dịch
vụ thoại, phi thoại, Internet và các dịch vụ băng rộng mà còn phải đáp ứng cho khách
hàng các dịch vụ có độ tích hợp cao, các dịch vụ đa phương tiện với các thuộc tính an
ninh, bảo mật, chất lượng, linh hoạt và thông minh nhất.
Công nghệ mạng đã trải qua các giai đoạn chuyển đổi từ tương tự sang số, từ
chuyển mạch kênh sang chuyển mạch gói IP, từ mạng số tích hợp băng hẹp sang mạng
số tích hợp băng rộng để có thể đáp ứng nhu cầu sử dụng dịch vụ cho người dùng đầu
cuối. Mặc dù vậy mạng hiện tại vẫn không thõa mãn hết được nhu cầu của khách hàng.
Chính vì vậy cần có một tổ chức mạng mới tập hợp được tất cả các ưu điểm của mạng
viễn thông hiện tại và phải đáp ứng được các nhu cầu truyền thông trong tương lai.
Xuất phát từ những nhận thức như vậy nên em đã chọn đề tài tốt nghiêp đại học
là “Phân hệ đa phương tiện trên nền IP”. Nội dung của đề tài này giải quyết một

số vấn đề cụ thể về phân hệ đa phương tiện IP (IMS) trong mạng lõi NGN. Nội dung
của đề tài tập trung chủ yếu vào kiến trúc IMS, chức năng các phần tử của IMS và các
giao thức sử dụng trong IMS đồng thời giới thiệu một số thủ tục trên các giao diện bên
trong IMS và giữa IMS với các phân hệ khác để cung cấp dịch vụ đa phương tiện và
hội tụ di động cố định.
Để thực hiện nội dung đó, đề tài được chia thành bốn phần như sau:
Chương 1: Nói đến xu hướng phát triển mạng và dịch vụ viễn thông từ đó nói
đến tính cấp thiết của đề tài và giới hạn nội dung mà đề tài thực hiện.
Chương 2: Giới thiệu tổng quan kiến trúc mạng thế hệ kế tiếp (NGN) là xu
hướng phát triển mạng tối ưu nhất và tiết kiệm chi phi xây dựng mạng nhất để cung
cấp dịch vụ đa phương tiện cho khách hàng nhanh chóng nhất. Nội dung chính của
phần này là giới thiệu phân hệ IMS của 3GPP trong kiến trúc NGN, vai trò chức năng
các phần tử của nó. Ngoài ra phần còn giới thiệu kiến trúc IMS của một số tổ chức
khác như ITU-T, TISPAN. . . và so sánh kiến trúc của các tổ chức này.Đây là một
trong những nội dung chính và quan trong của đề tài.
Chương 3: Các giao thức báo hiệu và điều khiển trong truyền thông đa
phương tiện : H323, SIP, BICC, MGCP, H248/MEGACO.
Chương 4: Trình bày một số thủ tục trên các giao diện bên trong phân hệ IMS
và trên các giao diện giữa IMS với các phân hệ khác trong kiến trúc NGN để cung cấp
dịch vụ đa phương tiện và hội tụ mạng. Sau bốn phần này là những đánh giá, tổng kết
cuối cùng của tác giả sau khi thực hiện đề tài.
Do có sự hạn chế về thời gian và thực tiễn nên đề tài không tránh khỏi thiếu sót.
Rất mong được sự góp ý của các thầy cô và các bạn . Xin chân thành cảm ơn !
CHƯƠNG 1
GIỚI THIỆU CHUNG
Mục tiêu của phần này nhằm giới thiệu xu hướng phát triển mạng và dịch vụ viễn
thông, từ đó nói đến nội dung và tính cấp thiết của đồ án.
1.1 Xu hướng phát triển dịch vụ và mạng viễn thông
Mong muốn của rất nhiều khách hàng là được triển khai các dịch vụ mới của
mạng trong khoảng thời gian ngắn nhất. Những nhà cung cấp dịch vụ viễn thông

không có đủ thời gian để xây dựng cơ sở hạ tầng mạng mới và như vậy sự kết hợp cơ
sở hạ tầng mới và cũ là giải pháp đầu tiên được đưa ra. Kết hợp cơ sở hạ tầng để
truyền tín hiệu trên nhiều phương tiện như cáp đồng, cáp quang, vô tuyến cho đến nay
vẫn là giải pháp tốt.
Những dịch vụ mới đang được sử dụng trong công nghệ hiện tại chủ yếu như:
Mạng số đa dịch vụ tích hợp ISDN, chuyển mạch kênh, chuyển mạch gói, chuyển
mạch bản tin, công nghệ ATM, chuyển mạch khung, Fast Ethernet, Token ring, các
dịch vụ số liệu phân tán dựa trên cáp quang FDDI. Ngoài ra các công nghệ mới cũng
đang được sử dụng hiện nay như: dịch vụ số liệu multi-megabit SMDS. SONET/SDH,
xDSL và B-ISDN, các công nghệ truy nhập vô tuyến như CDMA, TDMA, FDMA…
Các công nghệ trên đây đều có những giải pháp kĩ thuật và những hệ thống hỗ
trợ trên chính hệ thống của mình. Khi có nhiều công nghệ mạng sẽ dẫn đến tăng
trưởng các phần tử mạng và do vậy sẽ làm tăng sự phức tạp trong đồng bộ và công tác
quản lí, hơn nữa các nhà khai thác mạng khác nhau lại sử dụng các công nghệ và các
chuẩn khác nhau do vậy dẫn đến việc tồn tại nhiều mạng riêng rẽ, đây là vấn đề thách
thức thực tế với mạng viễn thông hiện nay.
Trong mạng thế hệ kết tiếp (NGN) các hệ thống hỗ trợ có khả năng thích nghi
với các điều kiện trên mạng, hội tụ các công nghệ về mạng lõi, mạng truy nhập, dịch
vụ và đầu cuối hiện có nhờ vậy đáp ứng được nhu cầu của kách hàng đòi hỏi có nhiều
loại hình truyền thông (thoại, dữ liệu, Internet, video, truy nhập không dây…) mà chỉ
cần một nhà cung cấp dịch vụ. Để thực hiện điều này các tổ chức chuẩn hóa viễn
thông như ITU-T, IETF, 3GPP … đã đưa ra các mô hình mạng hội tụ của minh, mỗi tổ
chức tiếp cận vấn đề hội tụ từ một khía cạnh riêng. ITU-T tiếp cận vấn đề mạng hội tụ
từ khía cạnh mạng PSTN/ ISDN, IETF tiếp cận từ khía cạnh mạng Internet, trong khi
đó 3GPP và ETSI tiếp cận vấn đề từ khía cạnh mạng di động thế hệ 3 (3G).
Nhìn chung tiếp cận vấn đề hội tụ mạng từ khía cạnh nào đi nữa thì đều xây dựng
mạng hội tụ từ các mạng và công nghệ hiện có. Tuy nhiên vẫn chưa có một chuẩn
chung duy nhất nào để xây dựng mạng hội tụ.
3GPP đưa ra mô hình khai quát về hội tụ mạng như sau:
Hình 1. 1: Xu hướng hội tụ mạng của 3GPP

Mạng di động trước đây với hệ thống PCS-IS95A và hệ thống IS95B chỉ cung
cấp được dịch vụ thoại truyền thống với tốc độ thoại từ 14,4 Kbps đến 64 Kbps, hiện
nay với hệ thống CDMA 2000-1x đã có nhiều khả năng mới với tốc độ thoại lên tới
144 Kbps và hệ thống 1X ED-VO cho tốc độ gói thoại lên tới 2,4 Mbps, tương lai với
hệ thống di đống sẽ sử dụng hệ thống 1x ED-DV và W-CDMA có khả năng cung cấp
dịch vụ chất lượng cao.
Mạng không dây trước đây hoạt động theo chuẩn IEEE802.11 băng tần 2,4 Ghz
cung cấp dịch vụ tốc độ 1 Mbps, hiện nay hoạt động theo chuẩn IEE802.11b băng tần
2,4 Ghz cung cấp dịch vụ 11 Mbps, tương lai mạng không dây hoạt động theo chuẩn
IEEE802.11a và IEEE802.11g trên băng tần 5 Ghz và 2,4 Ghz cung cấp dịch vụ tốc độ
54 Mbps.
Mạng cố định trước đây hoạt động trên các hệ thống PSTN và ISDN nhưng hiện
nay hoạt động trên các công nghệ ADSL và VDSL cung cấp dữ liệu tốc độ từ 1 đến 8
Mbps hoặc 50 Mbps, trong tương lai mạng cố định hoạt động trên hệ thống FTTH
cung cấp dịch vụ với tốc độ hàng trăm Mbps.
Tất cả các mạng trên thông qua IMS của 3GPP sẽ được hội tụ lại thành một
mạng chung thống nhất băng rộng với công nghệ truyền tải lõi IP.
Bên cạnh hội tụ mạng 3GPP cũng đưa ra mô hình hội tụ dịch vụ như sau:
Hình 1. 2: Xu hướng phát triển dịch vụ mạng của 3GPP
Như vậy trong môi trường mạng hội tụ dịch vụ nhà cung cấp không những cung
cấp tất cả các dịch vụ viễn thông trước đây mà còn được được bổ sung thêm dịch vụ
đa phương tiện băng rộng, nhanh và thông minh.
Các mạng đơn lẻ như di động, mạng thoại truyền thống, mạng truyền dữ liệu,
mạng Internet… chỉ cung cấp được dịch vụ đơn lẻ, nhưng sang môi trường mạng hội
tụ dịch vụ được cung cấp dưới hình thức đa phương tiện nhanh và thông minh.
1.2 Nội dung và phạm vi đồ án
Từ những phân tích trong phần trên về tình hình và xu hướng phát triển mạng và
dịch vụ viễn thông và trước tình hình mạng viễn thông Việt Nam hiện nay ta thấy như
sau:
Về mạng

1. Hoạt động riêng rẽ: Thị trường dịch vụ viễn thông được cung cấp bởi hai
nhà cung cấp dịch vụ là di đông và cố định. Do vậy tồn tại hai mạng độc lập đang hoạt
động.
2. Sự bất tiện: Muốn sử dụng dịch vụ thì thuê bao phải kết nôi đến cả hai
nhà cung cấp đó và họ phải thanh toán cả hai hóa đơn.
3. Các đầu cuối riêng rẽ: Dịch vụ cố đinh và dịch vụ di động được cung cấp
thông qua các đầu cuối riêng biệt nhau.
Về dịch vụ
1. Vẫn là các dịch vụ truyền thống, riêng lẻ.
2. Tốc độ truyền thấp
3. Kém thông minh
4. Không cung cấp được dịch vụ đa phương tiện
Để giải quyết vấn đề này viện công nghệ bưu chính viễn thông Việt Nam không
ngừng nghiên cứu và thử nghiệm các hệ thống mạng đa dịch vụ băng rộng để đưa ra
mô hình chuẩn cho mạng viễn thông nước ta.
Với sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của thầy Trần Văn Cúc tôi đã thực hiện được
nội dung đồ án như sau:
Chương 1: Nói đến xu hướng phát triển mạng và dịch vụ viễn thông từ đó đưa ra
những bất cập đang tồn tại trong mạng viễn thông hiện nay đối với nhu cầu sử dụng
dịch vụ viễn thông đang bùng phát hiện nay. Trước tình hình đó xu hướng xây dựng
một mạng chung duy nhất có khả năng đáp ứng và phục vụ to lớn dựa trên các mạng
hiện có để đáp ứng nhu cầu sử dụng dịch vụ của người dùng đầu cuối là một hướng
khả thi nhất.
Chương 2: Giới thiệu kiến trúc NGN để thấy được vị trí của IMS-3GPP trong
kiến trúc này, bên cạnh đó phần này còn đưa ra một số mô hình IMS của các tổ chức
khác nhau như ITU-T, ETSI, IETF và so sánh kiến trúc IMS của các tổ chức này.
Chương 3 : Trình bày các giao thức báo hiệu và điều khiển chính sử dụng trong
truyển thông đa phương tiện như :H.323, SIP, BICC, MGCP ,h248/MEGACO ,so sánh
chỉ ra được một số điểm khác biệt giữa H.323 và SIP.
Chương 4: Trình bày các một thủ tục luồng phiên trên các giao diện trong phân

hệ IMS của 3GPP .Phần này là nội dung chính của đồ án cần thực hiện để hiểu được
phương thức hoạt động, nhiệm vụ của các phần tử trong phân hệ IMS trên các giao
diện bên trong IMS và giữa các giao diện của IMS với các phân hệ khác trong NGN.
Cuối cùng là những tổng kết và đánh giá chung sau khi nghiên cứu IMS của
3GPP.
Tuy nhiên do thời gian có hạn, nên đề tài vẫn chưa nêu được các nội dung liên
quan đến IMS như:
 Điều khiển cuộc gọi đa phương tiện IP dựa trên SIP và SDP
 Các yêu cầu dịch vụ cho phân hệ IMS
 Luồng báo hiệu trên các giao diện Cx và Dx
 Quản lí tính cước, quản lí truyền thông và thông tin tính cước cho IMS
Các nội dung mà đề tài chưa thực hiện được được trình bày trong các phát hành
của 3GPP như 3GPP TS 22. 228; 3GPP TS 24. 229; 3GPP TS 32. 225; 3GPP TS 24.
147

CHƯƠNG 2
KIẾN TRÚC NGN VÀ PHÂN HỆ IMS
Giới thiệu chương
Cùng với sự phát triển của đất nước, những năm gần đây, các ngành công
nghiệp đều phát triển mạnh mẽ và ngành công nghiệp viễn thông cũng không là ngoại
lệ. Ngày càng có nhiều các dịch vụ mới và chất lượng dịch vụ cũng được yêu cầu cao
hơn: Internet nhanh chóng được phổ biến, những đòi hỏi về dịch vụ IP (IP VPN ), xu
thế tích hợp IP/ATM/MPLS cho mạng thông tin trục đã dẫn đến sự cần thiết phải
thay đổi công nghệ mạng. Đứng trước xu hướng đó, việc phát triển theo cấu trúc mạng
thế hệ sau (NGN) với các công nghệ phù hợp là bước đi tất yếu của viễn thông thế giới
và mạng viễn thông Việt nam. NGN không phải là một mạng có cơ sở hạ tầng được
xây dựng hoàn toàn mới mà nó được hình thành và phát triển trên nền tảng của các
mạng thế hệ trước đó kết hợp với kỹ thuật chuyển mạch gói theo giao thức IP. Chương
2 sẽ giới thiệu về thực trạng mạng viễn thông hiện nay từ đó chỉ ra xu thế phát triển
mạng viễn thông kế tiếp NGN, đồng thời cũng trình bày được cấu trúc và chức năng

của các phần tử trong phân hệ IMS một trong những nội dung chủ yếu của đề tài.
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:
Hình 2. 4: Kiến trúc IMS trong NGN