Phân hệ IMS trong kiến trúc NGN

Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục
Nguyễn Văn Quân (A), D2001VT
a
MỤC LỤC
MỤC LỤC ............................................................................................................................ a
CÁC KÍ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT ...................................................................................... i
MỞ ĐẦU .............................................................................................................................. 1
CHƯƠNG 1:GIỚI THIỆU CHUNG ................................................................................... 3
1.1

Xu hướng phát triển dịch vụ và mạng viễn thông .................................. 3

1.2

Nội dung và phạm vi đồ án ...................................................................... 5

CHƯƠNG 2: KIẾN TRÚC NGN VÀ PHÂN HỆ IMS ....................................................... 8
2.1 Kiến trúc NGN .............................................................................................. 8

2.1.1 Mạng viễn thông hiện nay ....................................................................... 8

2.1.2 Mạng viễn thông trên con đường tiến tới NGN ....................................... 9

2.2 Phân hệ IMS trong kiến trúc NGN ............................................................ 13

2.2.1 Tổng quan IMS ..................................................................................... 13

2.2.2 Chức năng các phần tử trong IMS ......................................................... 16

2.2.3 Các giao diện trong IMS ....................................................................... 22

2.3 IMS của một số tổ chức tiêu chuẩn khác................................................... 23

CHƯƠNG 3: GIAO DIỆN GIỮA IMS VÀ CÁC PHẦN TỬ KHÁC TRONG NGN ...... 27
3.1 Thủ tục đăng kí mức ứng dụng .................................................................. 27

3.1.1 Luồng thông tin đăng kí với người dùng chưa đăng kí ........................... 27

3.1.2 Luồng thông tin đăng kí lại cho người dùng đã đăng kí ......................... 29

3.2 Thủ tục xóa đăng kí mức ứng dụng ............................................................ 32

3.2.1 Xóa đăng kí khởi tạo di động ................................................................ 32

3.2.2 Xóa đăng kí khởi tạo mạng .................................................................... 33

3.3 Các thủ tục liên quan đến phiên đa phương tiện IP .................................. 39

3.3.1 Kĩ thuật thiết lập mạng mang ................................................................ 39

3.3.2 Phân phối thông tin và sự kiện .............................................................. 41

3.4 Tổng quan về các thủ tục luồng phiên ........................................................ 42

3.5 Thủ tục từ S-CSCF/ MGCF tới S-CSCF/ MGCF. ..................................... 45

3.5.1 (S-S#1) Các nhà khai thác mạng khác nhau thực hiện khởi tạo và kết thúc
...................................................................................................................... 45

3.5.2 (S-S#2) Một nhà khai thác mạng thực hiện khởi tạo và kết cuối ............ 49

3.5.3 (S-S#3) Khởi tạo phiên với đầu cuối PSTN trong cùng mạng với S-CSCF
...................................................................................................................... 52

3.5.4 (S-S#4) Khởi tạo phiên với đầu cuối PSTN ở mạng khác với S-CSCF .. 54

Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục
Nguyễn Văn Quân (A), D2001VT
b
3.6 Thủ tục khởi tạo .......................................................................................... 56

3.6.1 (MO#1) Khởi tạo di động, chuyển mạng ............................................... 57

3.6.2 (MO#2) Khởi tạo di động, mạng nhà ..................................................... 61

3.6.3 (PSTN-O) Khởi tạo PSTN ..................................................................... 63

3.7 Thủ tục kết cuối ........................................................................................... 65

3.7.1 (MT#1) Kết cuối di động, chuyển mạng ................................................ 66

3.7.2 (MT#2) Kết cuối di động, mạng nhà ..................................................... 70

3.7.3 (MT#3) Kết cuối di động, chuyển mạng miền chuyển mạch kênh ......... 73

3.7.4 (PSTN-T) Kết cuối PSTN ..................................................................... 74

3.8 Thủ tục liên quan đến truy vấn thông tin định tuyến ................................ 76

3.8.1 Nhận dạng người dùng tới giải đáp HSS ............................................... 76

3.8.2 Đăng kí trên SLF ................................................................................... 77

3.8.3 Mời UE trên SLF .................................................................................. 78

3.9 Thủ tục giải phóng phiên ............................................................................ 79

3.9.1 Đầu cuối di động khởi tạo giải phóng phiên .......................................... 79

3.9.2 PSTN khởi tạo giải phóng phiên ............................................................ 81

3.9.3 Mạng khởi tạo giải phóng phiên ............................................................ 83

3.10 Thủ tục cho phép các dịch vụ đa phương tiện tiên tiến ........................... 89

3.10.1 Các thủ tục chiếm và giữ phiên ........................................................... 89

3.10.2 Các thủ tục để mã hóa và thương lượng các đặc điểm truyền thông ..... 93

3.10.3 Thủ tục nhận dạng chủ gọi ................................................................ 105

3.10.4 Các thủ tục chuyển hướng phiên ....................................................... 108

3.11 Các thủ tục phiên kết cuối di động với thuê bao chưa biết ................... 120

3.11.1 Xác định thuê bao chưa biết trong HSS ............................................. 120

3.11.2 Xác định thuê bao chưa biết trong SLF ............................................. 121

TỔNG KẾT ĐÁNH GIÁ CUỐI CÙNG .......................................................................... 122
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................................... 123

Đồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết tắt
Nguyễn Văn Quân (A), D2001VT
i
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 interface Giao diện lập trình ứng dụng
AS Application Server Server ứng dụng
BCSM Base call state model Mô hình trạng thái cuộc gọi gốc
BG Border gateway Cổng biên
Đồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết tắt
Nguyễn Văn Quân (A), D2001VT
ii
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
Đồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết tắt
Nguyễn Văn Quân (A), D2001VT
iii
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




Đồ án tốt nghiệp đại học Mở đầu
Nguyễn Văn Quân (A), D2001VT
1
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.
Trong bối cảnh như vậy việc triển khai đề tài “Phân hệ IMS trong kiến trúc
NGN” là rất cần thiết. 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 thủ tục cần thiết 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 3 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
Đồ án tốt nghiệp đại học Mở đầu
Nguyễn Văn Quân (A), D2001VT
2
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.
Chương 3: Trình bày các thủ tục cần thiết 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. Đây là nội dung chính mà đề tài cần
thực hiện khi nghiên cứu phân hệ IMS.
Sau ba 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 bạn đọc. Xin chân thành cảm ơn !


















Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Giới thiệu chung
Nguyễn Văn Quân (A), D2001VT
3
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).
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Giới thiệu chung

Nguyễn Văn Quân (A), D2001VT
4
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:
PCS
IS-95A
IS-95B
CDMA2000
1X
1X EV-DO
1X EV-DV
WCDMA
IEEE802.11 IEEE802.11b
IEEE802.11a
IEEE802.11g
PSTN
Modem
ISDN
ADSL VDSL FTTH
Mạng hội tụ băng rộng
Toàn IP
Mạng không dây
Mạng di động
Mạng cố định
Trước đây Hiện tại Tương lai
PCS
IS-95A
IS-95B

CDMA2000
1X
1X EV-DO
1X EV-DV
WCDMA
IEEE802.11 IEEE802.11b
IEEE802.11a
IEEE802.11g
PSTN
Modem
ISDN
ADSL VDSL FTTH
Mạng hội tụ băng rộng
Toàn IP
Mạng không dây
Mạng di động
Mạng cố định
Trước đây Hiện tại Tương lai

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.
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Giới thiệu chung
Nguyễn Văn Quân (A), D2001VT
5
Bên cạnh hội tụ mạng 3GPP cũng đưa ra mô hình hội tụ dịch vụ như sau:
SMS
Tải nhạc chuông
Di động
Người-Người
Người-Máy
Môi trường hội tụ
DAB/DVB
Thoại thấy hình
TV di động
VOD
Video streaming
Dịch vụ theo vị trí
Dịch vụ định vị
Điều khiển từ xa
Dịch vụ biểu cảm
Hội nghị truyền hình
Hướng thoại
Hướng thoại
Dữ liệu tốc độ thấp Multimedia Multimedia nhanh,

băng rộng
Thông minh
SMS
Tải nhạc chuông
Di động
Người-Người
Người-Máy
Môi trường hội tụ
DAB/DVB
Thoại thấy hình
TV di động
VOD
Video streaming
Dịch vụ theo vị trí
Dịch vụ định vị
Điều khiển từ xa
Dịch vụ biểu cảm
Hội nghị truyền hình
Hướng thoại
Hướng thoại
Dữ liệu tốc độ thấp Multimedia Multimedia nhanh,
băng rộng
Thông minh

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.
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Giới thiệu chung
Nguyễn Văn Quân (A), D2001VT
6
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.
Qua quá trình nghiên cứu và thử nghiệm tôi được giao nhiệm vụ thực hiện đồ án
“Kiến trúc IMS trong mạng NGN”. Với sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của thầy Trần
Trung Hiếu tôi đã thực hiệu 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 thủ tục trong phân hệ IMS của 3GPP gồm:
 Các thủ tục liên quan đến CSCF
 Các thủ tục đăng kí, đăng kí lại và xóa đăng kí cho người dùng
 Các thủ tục cho các phiên đa phương tiện như khởi tạo, kết cuối, truy vấn
thông tin và giải phóng phiên
 Các thủ tục cho phép các dịch vụ tiên tiến….
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.
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 1: Giới thiệu chung
Nguyễn Văn Quân (A), D2001VT
7
Sau ba phần 1, 2 và 3 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

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 2: Kiến trúc NGN và phân hệ IMS
Nguyễn Văn Quân (A), D2001VT
8
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
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 2: Kiến trúc NGN và phân hệ IMS
Nguyễn Văn Quân (A), D2001VT
9
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
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 2: Kiến trúc NGN và phân hệ IMS
Nguyễn Văn Quân (A), D2001VT
10

 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.
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 2: Kiến trúc NGN và phân hệ IMS
Nguyễn Văn Quân (A), D2001VT
11
 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:

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 2: Kiến trúc NGN và phân hệ IMS
Nguyễn Văn Quân (A), D2001VT
12

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
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 2: Kiến trúc NGN và phân hệ IMS
Nguyễn Văn Quân (A), D2001VT
13
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. . . .
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 2: Kiến trúc NGN và phân hệ IMS
Nguyễn Văn Quân (A), D2001VT
14
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.
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 2: Kiến trúc NGN và phân hệ IMS
Nguyễn Văn Quân (A), D2001VT
15
 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:
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 2: Kiến trúc NGN và phân hệ IMS
Nguyễn Văn Quân (A), D2001VT
16
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
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 2: Kiến trúc NGN và phân hệ IMS
Nguyễn Văn Quân (A), D2001VT
17
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.
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 2: Kiến trúc NGN và phân hệ IMS
Nguyễn Văn Quân (A), D2001VT
18
 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
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 2: Kiến trúc NGN và phân hệ IMS
Nguyễn Văn Quân (A), D2001VT
19
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:
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương 2: Kiến trúc NGN và phân hệ IMS
Nguyễn Văn Quân (A), D2001VT
20
 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