Đồ án tốt nghiệp Đa phương tiện trong IMS

Đồ án tốt nghiệp đại học

Mục lục

MỤC LỤC
MỤC LỤC..........................................................................................................................i
DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU....................................................................iv
CÁC KÝ HIỆU VÀ THUẬT NGỮ VIẾT TẮT.............................................................vi
LỜI MỞ ĐẦU...................................................................................................................1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ IMS..............................................................................2
1.1 Tổng quan về IMS.................................................................................................2
1.2 Lịch sử của IMS.....................................................................................................2
1.3 Các yêu cầu kiến trúc.............................................................................................2
1.3.1 Kết nối IP.........................................................................................................2
1.3.2 Truy nhập độc lập............................................................................................4
1.3.3 Đảm bảo chất lượng dịch vụ cho các dịch vụ đa phương tiện IP...................4
1.3.4 Điều khiển chính sách IP đảm bảo dùng đúng các tài nguyên phương tiện...4
1.3.5 Truyền thông đảm bảo.....................................................................................5
1.3.6 Sắp xếp tính cước............................................................................................5
1.3.7 Hỗ trợ chuyển vùng.........................................................................................6
1.3.8 Liên kết nối với các mạng khác.......................................................................7
1.3.9 Mơ hình điều khiển dịch vụ.............................................................................7
1.3.10 Phát triển dịch vụ...........................................................................................8
1.3.11 Thiết kế phân lớp...........................................................................................8
1.4. Tổng quan về các giao thức chính sử dụng trong IMS........................................9
1.4.1. Giao thức khởi tạo phiên SIP.........................................................................9
1.4.2. Giao thức Diameter.......................................................................................11
CHƯƠNG 2: KIẾN TRÚC IMS....................................................................................13
2.1 Cấu trúc phân lớp IMS........................................................................................13
2.2. Cấu trúc chức năng IMS.....................................................................................15
2.2.1. Chức năng điều khiển phiên cuộc gọi (CSCF)............................................16

2.2.2. Chức năng điều khiển cổng nối xuyên (BGCF)...........................................20
2.2.3. HSS ( Server thuê bao nhà)..........................................................................21
2.2.4. SLF (Chức năng định vị đăng ký thuê bao).................................................22
2.2.5. MGCF (Chức năng điều khiển cổng đa phương tiện).................................22
2.2.6. MRF (Chức năng tài nguyên đa phương tiện).............................................23
2.2.7. IMS- MGW (Chức năng cổng phương tiện - IMS).....................................24
2.2.8. SGW (Chức năng cổng báo hiệu)................................................................25
2.2.9. Server ứng dụng (AS)...................................................................................25
2.2.10. PDF (Chức năng quyết định chính sách)...................................................25
2.2.11. SEG (Cổng an ninh)...................................................................................26
2.3. Các giao diện trong IMS.....................................................................................26
Nguyễn ĐăngThái D2004VT1

i


Đồ án tốt nghiệp đại học

Mục lục

2.4 IMS của một số tổ chức tiêu chuẩn khác............................................................29
2.4.1. Mơ hình IMS của ITU-T..............................................................................29
2.4.2. Mơ hình IMS trong NGN của ETSI.............................................................30
2.4.3 So sánh mơ hình IMS của ITU-T, IETF và 3GPP........................................31
2.5 Kết luận chương...................................................................................................33
CHƯƠNG 3: ĐĂNG KÝ VÀ THIẾT LẬP PHIÊN ĐA PHƯƠNG TIỆN TRONG IMS
.........................................................................................................................................34
3.1 Giới thiệu chung..................................................................................................34
3.2 Tổng quan về đăng ký và khởi tạo phiên đa phương tiện IMS...........................34
3.2.1 Tổng quan về đăng ký trong IMS..................................................................34

3.2.2 Khởi tạo phiên...............................................................................................36
3.3 Nhận dạng trong IMS..........................................................................................37
3.3.1 Nhận dạng người dùng..................................................................................37
3.3.2. Nhận dạng các dịch vụ ( nhận dạng dịch vụ công cộng).............................41
3.3.3 Nhận dạng các thực thể mạng.......................................................................42
3.4 Các môđun nhận dạng.........................................................................................42
3.4.1 Môđun nhận dạng các dịch vụ đa phương tiện IP.........................................42
3.4.2 Mô đun nhận dạng thuê bao chung...............................................................43
3.5 Tìm ra điểm vào IMS...........................................................................................43
3.6 Gán S- CSCF........................................................................................................45
3.6.1 Gán S- CSCF trong khi đăng ký....................................................................45
3.6.2 Gán S- CSCF cho người dùng chưa đăng ký................................................47
3.6.3 Gán S- CSCF trong trường hợp lỗi...............................................................48
3.6.4 Gán ngược S- CSCF......................................................................................48
3.6.5 Duy trì gán S- CSCF......................................................................................48
3.7 Thủ tục thiết lập phiên đa phương tiện đầu cuối đến đầu cuồi...........................48
3.7.1. Thủ tục đăng ký trong IMS..........................................................................48
3.7.2 Thủ tục xóa đăng kí mức ứng dụng...............................................................52
3.7.3 Các luồng báo hiệu đầu cuối đền đầu cuối phiên đa phương tiện IP...........59
3.8 Thủ tục giải phóng phiên.....................................................................................70
3.9 Tính cước.............................................................................................................72
3.9.1 Kiến trúc tính cước........................................................................................72
3.9.2 Tương quan thơng tin tính cước....................................................................79
3.9.3 Phân phối thơng tin tính cước.......................................................................80
3.10 Kết luận chương.................................................................................................81
CHƯƠNG 4: XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH MƠ TẢ CUỘC GỌI TRONG IMS...83
4.1 Mục đích của các chương trình mơ tả.................................................................83
4.2 Kịch bản mơ tả q trình đăng ký SIP................................................................83
4.3 Kịch bản phiên gọi giữa hai UE trong IMS........................................................84
Nguyễn ĐăngThái D2004VT1

ii


Đồ án tốt nghiệp đại học

Mục lục

4.4 Kịch bản mô tả phiên gọi gọi giữa UE IMS tới một thuê bao PSTN/PLMN.....85
4.5 Kịch bản mô tả phiên gọi gọi giữa một thuê bao PSTN/PLMN tới UE IMS.....86
4.6 Kết luận chương...................................................................................................87
KẾT LUẬN.....................................................................................................................88
TÀI LIỆU THAM KHẢO..............................................................................................89

Nguyễn ĐăngThái D2004VT1

iii


Đồ án tốt nghiệp đại học

Danh mục hình vẽ và bảng biểu

DANH MỤC HÌNH VẼ VÀ BẢNG BIỂU
Hình 1.1 Kết nối IMS tùy chọn khi một thuê bao đang chuyển vùng.............................3
Hình 1.2 Lựa chọn chuyển vùng IMS/CS........................................................................7
Hình 1.3 Kiến trúc IMS và phân lớp................................................................................9
Hình 1.4. Báo hiệu SIP từ đầu cuối đến đầu cuối..........................................................11
Bảng 1.1. Tài liệu về nhận thực trao quyền và thanh tốn.............................................11
Hình 2.1 Kiến trúc phân lớp của phân hệ IMS theo chiều ngang..................................15

Hình 2.2 Sơ đồ cấu trúc IMS của 3GPP.........................................................................16
Hình 2.3 Kiến trúc CSCF................................................................................................17
Hình 2.4 Giao diện Diameter giữa HSS, SLF và các CSCF, giao diện SIP giữa các
CSCF...............................................................................................................................22
Hình 2.5 Kiến trúc MRF.................................................................................................23
Hình 2.7 Mơ hình IMS theo ITU-T................................................................................30
Hình 2.8 Mơ hình IMS của ETSI...................................................................................31
Bảng 2.1 So sánh giữa các tiêu chuẩn............................................................................31
Hình 3.1 Tổng quan lưu đồ đăng ký IMS.......................................................................35
Bảng 3.1 Thông tin được lưu trước, trong và sau khi quá trình đăng ký.......................35
Hình 3.4 Mơđun nhận dạng các dịch vụ đa phương tiện IP...........................................43
Hình 3.5 Cơ chế đặc biệt GPRS tìm ra P-CSCF............................................................44
Hình 3.6 Cơ chế chung cho việc tìm ra P- CSCF..........................................................44
Hình 3.7 Ví dụ minh họa gán S-CSCF...........................................................................46
Hình 3.8 Đăng kí với người dùng chưa đăng kí.............................................................48
Hình 3. 9 Đăng kí lại với người dùng đã được đăng kí..................................................51
Hình 3.10 Xóa đăng kí với người dùng đã được đăng kí...............................................53
Hình 3.11 Xóa đăng kí khởi tạo mạng- hết thời gian đăng kí........................................55
Hình 3.12 Xóa đăng kí ứng dụng khởi tạo mạng bởi HSS............................................57
Hình 3.13 Xóa đăng kí ứng dụng khởi tạo mạng bởi S- CSCF.....................................58
Hình 3.14 Các luồng báo hiệu khởi xướng di động.......................................................60
Hình 3.15 Thủ tục báo hiệu từ S-CSCF đến S- CSCF (phần 1)....................................63
Hình 3.16 Thủ tục báo hiệu từ S- CSCF đến S- CSCF (phần 2)...................................64
Hình 3.17 Thủ tục báo hiệu kết cuối di động (Phần 1)..................................................67
Hình 3.18 Thủ tục báo hiệu kết cuối di động (phần 2)..................................................68
Hình 3.19 Di động khởi tạo giải phóng phiên................................................................71
Hình 3.20 Kiến trúc tính cước IMS offline....................................................................74
Bảng 3.2 Bảng tham chiếu các bản tin tính cước offline...............................................75
Hình 3.21 Kiến trúc tính cước IMS online.....................................................................76
Bảng 3.3 Bảng tham chiếu các bản tin tính cước Online...............................................78

Hình 3.22 Tương quan tính cước IMS...........................................................................80
Nguyễn ĐăngThái D2004VT1

iv


Đồ án tốt nghiệp đại học

Danh mục hình vẽ và bảng biểu

Hình 3.23 Phân phối thơng tin tính cước........................................................................81
Hình 4.2 Kịch bản cuộc gọi giữa hai UE trong IMS......................................................85
Hình 4.3 Kịch bản mô tả cuộc gọi giữa UE IMS tới th bao trong mạng PSTN........86
Hình 4.4 Kịch bản mơ tả phiên gọi giữa một thuê bao PSTN/PLMN tới UE IMS.......87
.........................................................................................................................................87

Nguyễn ĐăngThái D2004VT1

v


Đồ án tốt nghiệp đại học

Các ký hiệu và thuật ngữ viết tắt

CÁC KÝ HIỆU VÀ THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT:
Viết tắt

Tiếng Anh

Tiếng Việt

3GPP

3 Generation Partnership Project

AAA

Authentication,
Accounting

API

Application program interface

Giao diện lập trình ứng dụng

AS

Application Server

Server ứng dụng

ATM

Asynchronous Transfer Mode

Phương thức truyền tải không đồng bộ

BGCF

Breakout gateway controll funtion Chức năng điều khiển cổng chuyển
mạng

BS

Bearer service

CAMEL

Customized
Application
for Mạng Logic cao cấp của những ứng
Mobile
Network
services dụng
Enhanced Logic

CCF

Charging Control Function

Chức năng điều khiển tính cước

CDR

Call Detail Record

Bản ghi chi tiết cuộc gọi

CN

Core network

Mạng lõi

CS

Circuit switched

Chuyển mạch kênh

CSCF

Call session control function

Chức năng điều khiển phiên cuộc gọi

DHCP

Dynamic
Protocol

DNS

Domain Name System

ETSI

European
Telecommunication Viện chuẩn viễn thông châu Âu
Standard Institute

GGSN

Gateway GPRS Support Node

Node hỗ trợ GPRS cổng

GSM

Golbal System for Mobile

Hệ thống di động toàn cầu

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 Inernet

IM

IP multimedia

Đa phương tiện IP

IM
SS

Host

Dự án hợp tác thế hệ 3

Authorization, Nhận thực trao quyền và thanh tốn

Dịch vụ mang

Configuration Giao thức cấu hình host động
Hệ thống tên miền

CN IP Multimedia Core Network Phân hệ mạng lõi đa phương tiện IP
Subsystem

Nguyễn ĐăngThái D2004VT1

vi

Đồ án tốt nghiệp đại học

Các ký hiệu và thuật ngữ viết tắt

IMS

IP Multimedia subsystem

Phân hệ đa phương tiện IP

IMSI

International Mobile Subscriber Nhận dạng thuê bao di động toàn cầu
Identifier

IP

Internet Protocol

Giao thức Inernet

IP-CAN

IP-Connectivity Access Network

Mạng truy nhập kết nối IP

ISDN

Integrated
Network

Services

ISDN

Intergrated
Network

Serviec

ISIM

IMS SIM

ITU-T

International Telecommunication Tiểu ban chuẩn hố viễn thơng trong
Union-Telecommunication
Liên minh viễn thông quốc tế
Standardization Bureau

MGCF

Media Gateway Control Function

Chức năng điều khiển cổng phương
tiện

MGF

Media Gateway Function

Chức năng cổng phương tiện

MMS

Multimedia Message Serviec

Dịch vụ bản tin đa phương tiện

MRFC

Multimedia Resource Function Bộ điều khiển tài nguyên đa phương
Control
tiện

MRFP

Multimedia Resource Function Bộ xử lý tài nguyên đa phương tiện
Process

OSA

Open services Architecture

Kiến trúc dịch vụ mở

PCF

Policy Control Function

Chức năng điều khiển chính sách

P-CSCF

Proxy – CSCF

CSCF-thể quyền

PDN

Packet Data Network

Mạng dữ liệu gói

PDP

Packet Data Protocol

Giao thức dữ liệu gói

PLMN

Public Land Mobile Network

Mạng di động mặt đất cơng cộng

PSTN

Public
Network

RAB

Radio Access Bearer

Digital Mạng số dịch vụ tích hợp
Digital Mạng số tích hợp đa dịch vụ
Modul nhận dạng thuê bao IMS

Switch

Telephone Mạng điện thoại công cộng
Mang truy nhập vô tuyến

S- CSCF Serving – CSCF

CSCF – phục vụ

SBC

Session Border Control

Điều khiển phiên trung gian

SCS

Service Capability Server

Server có khả năng phục vụ

SDP

Session Description Protocol

Giao thức mô tả phiên

SGSN

Serving GPRS Support Node

Node hỗ trợ GPRS phục vụ

Nguyễn ĐăngThái D2004VT1

vii


Đồ án tốt nghiệp đại học

Các ký hiệu và thuật ngữ viết tắt

SGW

Signalling Gateway

Cổng báo hiệu

SIM

Subsciber Identifier Modul

Khối nhận dạng thuê bao

SIP

Session Initiation Protocol

Giao thức khởi tạo phiên

SLF

Subscriber Locator Function

Chức năng vị trí thuê bao

SSF

Service Switching Function

Chức năng chuyển mạch dịch vụ

THIG

Topology
Gateway

UE

User Equipment

UMTS

Universal
Mobile Hệ thống thơng tin di động tồn cầu
Telecommunication System

URL

Universal Resource Locator

Vị trí tài ngun tồn cầu

USIM

UMTS SIM

Modul nhận dạng th bao UMTS

ETSI

European
Telecommunications Viện chuẩn hố viễn thơng Châu Âu
Standards Institute

UTRAN

Universal
Terrestrial
Access Network

Hiding

Interwork Cổng tương tác ẩn giao thức
Thiết bị người dùng

Radio Mạng truy nhập vơ tuyến tồn cầu

CÁC KÝ HIỆU DÙNG TRONG ĐỒ ÁN
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 ngồi

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

Nguyễn ĐăngThái D2004VT1

viii


Đồ án tốt nghiệp đại học

Các ký hiệu và thuật ngữ viết tắt

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)

Nguyễn ĐăngThái D2004VT1

ix


Đồ án tốt nghiệp đại học

Lời mở đầu

LỜI MỞ ĐẦU
Các mạng viễn thông hiện tại được xây dựng phục vụ cho các dịch vụ riêng lẻ đặc
trưng cho mỗi loại mạng. Và đối với một mạng bất kỳ không thể cung cấp dịch vụ của
mạng khác đặc biệt là các dịch vụ đa phương tiện. Mỗi loại mạng đều có những ưu
điểm và nhược điểm căn bản mà chính mạng đó khơng thể cải thiện được. Do vậy xu
hướng xây dựng một mạng mới, dựa trên cơ sở kế thừa và phát triển các mạng cũ mà
có thể cung cấp hầu hết các loại dịch vụ hiện tại và cho phép phát triển các dịch vụ
mới. Mạng mới đó được gọi là mạng hội tụ.
Mặt khác, về phương diện công nghệ, nhờ ứng dụng các công nghệ chuyển mạch
tiên tiến, mạng dữ liệu không ngừng phát triển để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của
người dùng như luôn phải phát triển công nghệ mới để truyền dữ liệu tốc độ cao hơn,
dung lượng lớn hơn... Cịn mạng thoại thì phát triển ổn định, cách thiết lập cuộc gọi
không khác nhau nhiều so với cách đây vài thập niên và xuất hiện những hạn chế trong
việc sử dụng băng thông đường truyền dẫn đến cước phí cao. Từ những phân tích đó
người ta thấy rằng xu hướng xây dựng mạng thế hệ kế tiếp- NGN là tất yếu. Có nhiều
giải pháp pháp để xây dựng mạng NGN, trong đó giải pháp về Phân hệ IMS là một
giải pháp tương đối toàn diện để tiến đến một mạng hội tụ trên IP. Chính vì vậy em
chọn đồ án “Ứng dụng IMS trong các hệ thống thông tin di động tiên tiến”.
Nội dung của đề tài này giải quyết một số vấn đề cụ thể như tìm hiểu kiến trúc
IMS, chức năng các phần tử của IMS, quá trình đăng ký, thiết lập phiên đa phương
tiện IMS và xây dựng chương trình mô tả cuộc gọi IMS.

Nội dung của đồ án gồm các phần sau:
Chương 1: Giới thiệu tổng quan về IMS như IMS là gì, lịch sử IMS các yêu cầu
kết nối.
Chương 2: Tìm hiểu kiến trúc IMS, nghiên cứu các phần tử chức năng cũng như
các giao diện bên trong IMS.
Chương 3: Nghiên cứu quá trình đăng ký và thiết lập phiên đa phương tiện IMS.
Trong q trình hồn thành đồ án em chân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các
thầy cô giáo trong bộ môn vô tuyến- khoa Viễn thông I và đặc biệt là sự hướng dẫn
tận tình của thầy giáo TS. Nguyễn Phạm Anh Dũng đã giúp em hồn thành đồ án
này.
Mặc dù có nhiều cố gắng nhưng do thời gian và lượng kiến thức của bản thân có
hạn nên đề tài chắc chắn khơng tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự
phê bình, đóng góp chân thành của thầy cơ và các bạn.

Nguyễn ĐăngThái D2004VT1

1


Đồ án tốt nghiệp đại học

Nguyễn ĐăngThái D2004VT1

Lời mở đầu

2


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chương1 Tổng quan về IMS

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ IMS
1.1 Tổng quan về IMS
Phân hệ đa phương tiện IP là một tập các đặc điểm kỹ thuật mô tả trong kiến trúc
mạng thế hệ tiếp theo (NGN) cho việc thực thi các dịch vụ đa phương tiện và thoại dựa
trên IP. IMS định nghĩa một kiến trúc và cơ cấu hoàn chỉnh cho phép hội tụ thoại, hình
ảnh, dữ liệu và các cơng nghệ mạng di động dựa trên cơ sở hạ tầng dựa IP. Nó hồn
thiện lỗ hổng giữa hai mơ hình truyền thơng thành cơng nhất, đó là cơng nghệ tế bào
và Internet. Bạn có bao giờ hình dung được rằng bạn có thể lướt Web, chơi game
online hoặc tham gia một hội nghị video quan trọng cho dù bạn đang ở đâu và sử
dụng các thiết bị cầm tay 3G như thế nào? Đó là một viễn cảnh của IMS, cung cấp truy
nhập di động cho tất cả các dịch vụ mà Internet cung cấp.

1.2 Lịch sử của IMS
IMS được định nghĩa đầu tiên bởi 3GPP, nó là sự thỏa thuận hợp tác giữa một
thành viên của chuẩn viễn thông, như là phần của các chuẩn làm việc hỗ trợ cho mạng
GSM và cơng nghệ sóng vơ tuyến phát triển. IMS đã được giới thiệu đầu tiên trong
3GPP Phiên bản 5, trong đó “Giao thức khởi tạo phiên SIP”, được định nghĩa bởi
nhóm đặc trách kỹ thuật về Internet (IETF) được chọn làm giao thức chính cho IMS.
Hơn thế, IMS đã được cải tiến trong Phiên bản 6 và 7 của 3GPP bao gồm thêm các
tính năng như quản lý nhóm, liên kết nối với WLAN và các hệ thống dựa trên CS, truy
nhập băng rộng cố định.
Các tổ chức khác như 3GPP2, cũng chuẩn hóa IMS. 3GPP2 được tạo ra để phát
triển các hệ điều hành liên hệ thống viễn thông của Bắc Mỹ và mạng di động Châu Á
thành hệ thống thế hệ thứ 3. Hai mạng IMS này được định nghĩa bởi hai tổ chức là khá
giống nhau nhưng khơng hồn tồn. 3GPP2 thêm sự điều chỉnh thích hợp cho một vài
chi tiết riêng của họ. Tuy nhiên mục đích của cả hai tổ chức là để đảm bảo ứng dụng
IMS sẽ làm việc tương thích trên cơ sở hạ tầng mạng khác nhau.
Thêm vào đó ngồi 3GPP và 3GPP2, liên minh di động mở (OMA) đóng một vai

trị quan trọng trong đưa ra và phát triển các chuẩn dịch vụ của IMS. Các dịch vụ được
định nghĩa bởi OMA được xây dựng trên cơ sở hạ tầng IMS, như bản tin nhanh (IM),
dịch vụ hiện thời, và dịch vụ quả lý nhóm…

1.3 Các yêu cầu kiến trúc
1.3.1 Kết nối IP
Yêu cầu cơ bản là một khách hàng phải có một kết nối IP để truy nhập tới các dịch
vụ IMS. Thêm vào đó, phải sử dụng cho IPv6. Kết nối IP có thể đạt được từ mạng nhà
và từ mạng khách. Phần bên trái của hình 1.1 đưa ra một tùy chọn trong đó thiết bị

Nguyễn ĐăngThái D2004VT1

2


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chương1 Tổng quan về IMS

người dùng (UE) có một địa chỉ IP từ một mạng khách. Trong mạng hệ thống viễn
thơng di động tồn cầu (UMTS) điều đó có nghĩa là các mạng truy nhập qua mạng vô
tuyến (RAN), SGSN (node hỗ trợ dịch vụ GPRS) và GGSN (node hỗ trợ cổng GPRS)
được đặt trong mạng khách khi người dùng đang chuyển vùng ở mạng khách.

Hình 1.1 Kết nối IMS tùy chọn khi một thuê bao đang chuyển vùng
Phần bên phải của hình 1.1 đưa ra tùy chọn trong đó UE có một địa chỉ IP từ mạng
nhà. Trong mạng UMTS điều đó có nghĩa là RAN và SGSN được đặt ở mạng khách
khi một thuê bao được chuyển vùng tới mạng khách. Rõ ràng rằng khi người sử dụng
ở mạng nhà, toàn bộ các phần tử cần thiết và kết nối IP đều có ở mạng nhà.
Cần phải chú ý rằng một thuê bao có thể chuyển vùng và có các kết nối IP từ mạng

nhà như được chỉ ra trong hình. Điều này sẽ cho phép các người dùng sử dụng các
dịch vụ IMS mới, hấp dẫn ngay cả khi họ chuyển vùng tới một vùng khơng có mạng
IMS nhưng cung cấp kết nối IP. Theo lý thuyết, có thể triển khai một mạng IMS trong
một vùng hoặc một đất nước riêng biệt và sử dụng chuyển vùng GPRS với các kết nối
khách hàng tới mạng nhà. Trong thực tế điều này khó có thể xảy ra bởi vì khả năng
định tuyến khơng đủ mạnh. Sau khi đã xem xét việc định tuyến các gói thoại RTP
(giao thức truyền tải thời gian thực) từ Mỹ tới châu Âu và ngược lại. Tuy nhiên khi các
nhà vận hành mạng bắt đầu xây dựng các mạng IMS hoặc trong pha đầu tiên khi họ
đưa ra các dịch vụ đa phương tiện thời gian gần thực hoặc khơng thực thì mơ hình
triển khai này là rất quan trọng.

Nguyễn ĐăngThái D2004VT1

3


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chương1 Tổng quan về IMS

1.3.2 Truy nhập độc lập
IMS được thiết kế độc lập truy nhập do đó các dịch vụ IMS có thể được cung cấp
trên bất kỳ mạng kết nối IP nào (Ví dụ., GPRS, WLAN, Đường dây thuê bao số truy
nhập băng rộng). Đáng tiếc là, Các chỉ tiêu kỹ thuật IMS phiên bản 5 chứa một số đặc
tính đặc trưng của GPRS. Trong phiên bản 6 (Ví dụ., GPRS) các vấn đề truy nhập cụ
thể sẽ tách biệt với các miêu tả lõi IMS. 3GPP sử dụng " Mạng truy nhập kết nối IP"
ứng với tập hợp các thực thể mạng và các giao diện cung cấp truyền tải kết nối truyền
tải IP cơ sở giữa UE và các thực thể IMS.

1.3.3 Đảm bảo chất lượng dịch vụ cho các dịch vụ đa phương tiện IP

Trong Internet công cộng, Các khoảng trễ có xu hướng cao và biến động, nhiều gói
đến khơng theo thứ tự và nhiều gói bị mất hoặc bị loại bỏ. Điều này sẽ không xẩy ra
trong IMS. Các mạng truyền tải và truy nhập cơ sở cùng với IMS cung cấp chất lượng
dịch vụ từ đầu cuối đến đầu cuối (QoS).
Thông qua IMS, UE thương lượng dung lượng, tốc độ, và yêu cầu QoS trong quá
trình thiết lập phiên SIP “giao thức khởi tạo phiên” hoặc thủ tục thay đổi phiên. UE có
thể thương lượng các tham số như:
• Kiểu phương tiện, hướng của lưu lượng
• Kiểu tốc độ bít phương tiện, kích cỡ gói, tần số truyền tải gói.
• Cách sử dụng tải trong RTP cho các loại phương tiện .
• Thích ứng băng thơng .
Sau khi thương lượng các tham số tại mức ứng dụng, Các UE dành tài nguyên
thích hợp từ mạng truy nhập. Khi tạo ra được chất lượng đầu cuối đến đầu cuối QoS,
các UE mã hóa và đóng gói từng loại phương tiện riêng biệt với một giao thức thích
hợp (ví dụ., RTP) và gửi những gói phương tiện này tới mạng truy nhập và truyền tải
mạng bằng cách sử dụng một giao thức lớp truyền tải (ví dụ., TCP hoặc UDP) trên IP.
Giả sử rằng các nhà vận hành mạng thương lượng thỏa thuận mức dịch vụ để đảm bảo
mức QoS trên đường trục liên kết nối.

1.3.4 Điều khiển chính sách IP đảm bảo dùng đúng các tài nguyên phương
tiện.
Điều khiển chính sách IP có nghĩa là khả năng trao quyền và điều khiển việc sử
dụng lưu lượng kênh mang dành cho phương tiện IMS, dựa trên các tham số báo hiệu
tại phiên IMS. Điều này yêu cầu sự tác động lẫn nhau giữa mạng truy nhập kết nối IP
và IMS. Ý nghĩa của sự thiết lập tác động lẫn nhau có thể chia thành ba loại khác
nhau:

Nguyễn ĐăngThái D2004VT1

4

Đồ án tốt nghiệp đại học

Chương1 Tổng quan về IMS

• Phần tử điều khiển chính sách có thể xác nhận các giá trị thương lượng trong báo
hiệu SIP được sử dụng khi kích hoạt các kênh mang cho lưu lượng phương tiện.
Điều này cho phép nhà vận hành khẳng định rằng tài ngun kênh mang của mạng
đó khơng bị lạm dụng (ví dụ, địa chỉ IP nguồn và đích, băng thông trong mức kênh
mang được sử dụng giống như giai đoạn thiết lập phiên SIP).
• Phần tử điều khiển chính sách có thể ép buộc khi lưu lượng phương tiện giữa các
điểm của một phiên SIP bắt đầu hoặc kết thúc. Nó có thể ngăn chặn việc sử dụng
kênh mang cho đến khi thiết lập phiên hoàn thành và cho phép lưu lượng bắt đầu
hoặc dừng đồng bộ với việc bắt đầu hoặc dừng tính cước một phiên trong IMS.
• Phần tử điều khiển chính sách có thể xác nhận các thông báo khi dịch vụ mạng truy
nhập kết nối IP bị sửa đổi, treo hoặc xóa kênh mang của một người sử dụng đang
kết hợp với một phiên. Điều này cho phép IMS nhả phiên gọi ra ví dụ khi người sử
dụng khơng cịn trong vùng bao phủ.

1.3.5 Truyền thông đảm bảo
Bảo mật là yêu cầu cơ bản trong mỗi hệ thống viễn thông và IMS không phải là
ngoại lệ. IMS cung cấp ít nhất mơt mức bảo mật giống như GPRS và các mạng chuyển
mạch kênh: ví dụ IMS đảm bảo rằng mọi người dùng được nhận thực trước khi họ có
thể sử dụng các dịch vụ, và người dùng có thể yêu cầu riêng khi đã được kết nối một
phiên.

1.3.6 Sắp xếp tính cước
Kiến trúc IMS cho phép các mơ hình tính cước khác nhau để sử dụng bao gồm khả
năng tính cước chỉ bên gọi hoặc tính cước cả bên gọi và bên bị gọi dựa trên các tài

nguyên đã được sử dụng trong lớp truyền tải. Sau này cước có thể tính tồn bộ cho bên
gọi trong phiên mức IMS: đó là, có thể sử dụng các kế hoạch tính cước khác nhau tại
lớp truyền tải và lớp IMS. Tuy nhiên, một nhà vận hành quan tâm có thể bị hấp dẫn
bởi các thơng tin tính cước nảy sinh tại lớp tính cước truyền tải và IMS (dịch vụ và nội
dung). Khả năng này sẽ được cung cấp nếu một nhà vận hành tận dụng được một điểm
tham chiếu điều khiển chính sách. Các kỹ thuật tính cước tương quan được miêu tả chi
tiết hơn trong chương 3 của đồ án.
Bởi vì các phiên IMS có thể bao gồm các thành phần đa phương tiện (ví dụ: âm
thanh và hình ảnh), do vậy u cầu IMS cung cấp các phương tiện tính cước trên mỗi
thành phần tử truyền thông.
Điều này cho phép một khả năng tính cước bên bị gọi nếu bị gọi thêm vào một
thành phần truyền thơng mới trong một phiên. Nó cũng yêu cầu các mạng IMS khác
nhau có thể trao đổi các thơng tin trong tính cước đang được sử dụng trong phiên hiện
thời.
Nguyễn ĐăngThái D2004VT1

5


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chương1 Tổng quan về IMS

Kiến trúc IMS hỗ trợ khả năng tính cước online và offline. Tính cước online là q
trình tính cước mà thơng tin tính cước có thể tác động thời gian thực đến dịch vụ được
đưa ra và do vậy hoạt động trực tiếp với điều khiển phiên hoặc dịch vụ. Thực tế một
nhà vận hành có thể kiểm tra tài khoản của người dùng trước khi cho phép người dùng
đó tham gia một phiên và dừng phiên khi tài khoản đã hết.Các dịch vụ trả tiền trước là
các ứng dụng cần thiết đối với khả năng tính cước online. Tính cước offline là một q
trình tính cước mà thơng tin tính cước không tác động thời gian thực tới các dịch vụ

đưa ra. Đây là mơ hình truyền thống trong đó thơng tin tính cước được thu thập trong
một giai đoạn riêng và vào cuối giai đoạn đó nhà vận hành mạng sẽ gửi hóa đơn tới
khách hàng.

1.3.7 Hỗ trợ chuyển vùng
Từ quan điểm của người sử dùng điều quan trọng là phải được truy nhập tới dịch
vụ bất kể họ đang ở vị trí địa lý nào.Tính năng chuyển vùng làm cho việc sử dụng các
dịch vụ là có thể thực hiện được, kể cả người sử dụng đó có đang nằm trong vị trí địa
lý của mạng nhà hay không. Đoạn 1.3.1 đã miêu tả hai trường hợp của chuyển vùng cụ
thể là chuyển vùng GPRS và chuyển vùng IMS. Bên cạnh hai loại chuyển vùng này
tồn tại một loại chuyển vùng CS-IMS. Chuyển vùng GPRS là khả năng truy nhập IMS
khi mạng khách cung cấp RAN và GGSN và mạng nhà cung cấp GGSN và IMS. Mơ
hình chuyển vùng IMS ứng với một cấu hình mạng trong đó mạng khách cung cấp kết
nối IP (ví dụ như RAN, GPRS, GGSN) và điểm vào IMS (ví dụ như P-CSCF) và
mạng nhà cung cấp phần còn lại của các chức năng IMS. Lợi ích chính của mơ hình
chuyển vùng này so với mơ hình chuyển vùng GPRS là sử dụng tối ưu các tài nguyên
mặt phẳng người dùng. Chuyển vùng giữa miền IMS và miền CS CN ứng với chuyển
vùng liên miền giữa IMS và CS. Khi một người sử dụng không được đăng ký hoặc
không đến được một miền trong một phiên có thể được định tuyến tới miền khác. Điều
quan trọng là phải lưu ý rằng cả hai miền CS CN và miền IMS có các dịch vụ riêng
của nó và khơng thể sử dụng từ miền khác. Nhiều dịch vụ tương tự và khả dụng trong
cả hai miền (ví dụ: Thoại qua IP trong IMS và điện thoại trong CS CN). Hình 1.2 chỉ
ra các trường hợp chuyển vùng IMS/CS khác nhau.

Nguyễn ĐăngThái D2004VT1

6


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chương1 Tổng quan về IMS

Hình 1.2 Lựa chọn chuyển vùng IMS/CS
1.3.8 Liên kết nối với các mạng khác
Rõ ràng là IMS không thể được triển khai trên thế giới vào cùng một thời điểm.
Hơn nữa, mọi người không thể thay đổi thiết bị kết cuối hoặc sự đăng ký thuê bao điện
thoại một cách nhanh chóng. Điều này nảy sinh một vấn đề làm thế nào để kết nối
được tới người dùng bất kể loại đầu cuối nào họ có, hoặc bất kể nơi nào họ sống. Để
trở thành một kiến trúc và công nghệ mạng truyền thơng thành cơng IMS phải có khả
năng kết nối tới nhiều khách hàng nhất có thể.
Do vậy, IMS hỗ trợ các kết nối với các người dùng PSTN, ISDN, di động và
Internet. Thêm nữa, nó phải có khả năng hỗ trợ các phiên với ứng dụng Internet.

1.3.9 Mô hình điều khiển dịch vụ
Trong các mạng di động 2G điều khiển dịch vụ khách vẫn đang được sử dụng.
Điều này có nghĩa là, khi một thuê bao chuyển vùng, một thực thể trong mạng khách
cung cấp dịch vụ và điều khiển lưu lượng cho người dùng. Trong 2G thực thể này
được gọi là một trung tâm chuyển mạch dịch vụ di động khách. Trước khi phiên bản 5
ra đời cả hai mơ hình điều khiển dịch vụ nhà và khách đều được hỗ trợ. Việc hỗ trợ hai
mơ hình yêu cầu mọi vấn đề có nhiều hơn một giải pháp, hơn nữa, điều này còn làm
giảm số các giải pháp kiến trúc tối ưu, vì một giải pháp đơn giản khơng thể đáp ứng
cả hai mơ hình. Việc hỗ trợ hai mơ hình này có nghĩa là phải thêm các mở rộng cho
các giao thức nhóm đặc trách kỹ thuật về Internet (IETF) và gia tăng các công việc
liên quan trong đăng ký và lưu lượng phiên. Điều khiển dịch vụ khách đã bị yếu đi bởi
vì nó đã là giải pháp phức tạp và không cung cấp bất kỳ vài giá trị gia tăng đáng kể
nào so với điều khiển dịch vụ nhà. Nó yêu cầu một quan hệ nhiều chiều và các mô

Nguyễn ĐăngThái D2004VT1

7


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chương1 Tổng quan về IMS

hình chuyển vùng giữa các nhà vận hành. Phát triển dịch vụ chậm hơn khi cả mạng
khách và mạng nhà đều cần phải hỗ trợ các dịch vụ giống nhau. Mặt khác các thuê bao
chuyển vùng có thể có một vài giảm sút về chất lượng dịch vụ. Thêm vào số lượng các
điểm tham chiếu liên vận hành gia tăng, yêu cầu những giải pháp phức tạp hơn (ví dụ
bảo mật và tính cước). Vì vậy điều khiển dịch vụ mạng nhà được lựa chọn; điều đó có
nghĩa là các thực thể truy nhập tới cơ sở dữ liệu thuê bao và tương tác trực tiếp tới mặt
phẳng dịch vụ luôn đặt ở mạng nhà của người sử dụng.

1.3.10 Phát triển dịch vụ
Tầm quan trọng của mặt phẳng dịch vụ có thể mở rộng và khả năng để đưa ra các
dịch vụ mới nhanh chóng, điều đó có nghĩa là các phương pháp cũ của việc chuẩn hóa
hồn tồn các dịch vụ viễn thông, các ứng dụng và các dịch vụ bổ sung là khơng được
chấp nhận nữa. Do đó 3GPP chuẩn hóa các khả năng dịch vụ để hỗ trợ thoại, hình ảnh,
đa phương tiện, các bản tin, chia sẻ tệp (file), truyền số liệu và các dịch vụ bổ sung cơ
bản trong IMS.

1.3.11 Thiết kế phân lớp
3GPP đã quyết định sử dụng phương pháp phân lớp cho thiết kế kiến trúc. Điều
này có nghĩa là các dịch vụ kênh mang và truyền tải tách biệt với mạng báo hiệu IMS
và các dịch vụ quản lý phiên. Hơn nữa các dịch vụ này chạy trên đỉnh của mạng báo
hiệu IMS. Hình 1.3 miêu tả thiết kế này.
Trong nhiều trường hợp khó có thể phân biệt được chức năng giữa các lớp cao hơn
và lớp thấp. Phương pháp phân lớp nhằm vào sự phụ thuộc nhỏ nhất giữa các lớp. Lợi

ích của đặc điểm này là việc mở rộng các mạng truy nhập mới cho hệ thống sau này
trở nên thuận tiện. Mạng WLAN truy nhập tới IMS trong phiên bản 6 của 3GPP,
WLAN truy nhập tới IMS sẽ kiểm tra xem sự phân lớp sẽ thực hiện tốt như thế nào?
Phương pháp phân lớp gia tăng tầm quan trọng của lớp ứng dụng. Khi các ứng
dụng tách biệt nhau và các chức năng chung có thể được cung cấp bởi các mạng IMS
cơ sở thì các ứng dụng chạy trên UE sử dụng nhiều kiểu truy nhập khác nhau.

Nguyễn ĐăngThái D2004VT1

8


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chương1 Tổng quan về IMS

Hình 1.3 Kiến trúc IMS và phân lớp

1.4. Tổng quan về các giao thức chính sử dụng trong IMS
1.4.1. Giao thức khởi tạo phiên SIP
Giao thức khởi tạo phiên (được định nghĩa trong RFC 3261) được thiết kế để hỗ trợ
việc thiết lập các phiên đa phương tiện giữa các người sử dụng trên mạng IP. Giống
như điều khiển cuộc gọi, mục tiêu của SIP RFC là hỗ trợ các chức năng như di động
của người sử dụng và chuyển hướng cuộc gọi. Một số các mở rộng được định nghĩa
trong các RFC bổ sung và trong các khởi thảo của IETF về các vấn đề như: tương tác
SIP/PSTN và SIP cho các bản tin tức thời và phát hiện sự có mặt. Hiện nay SIP hỗ trợ
một số dịch vụ cơ bản sau:
 Thiết lập cuộc gọi đa phương tiện.
 Di động người sử dụng.
 Cuộc gọi hội nghị.

Nguyễn ĐăngThái D2004VT1

9


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chương1 Tổng quan về IMS

 Các dịch vụ bổ sung (giữ cuộc gọi, chuyển hướng cuộc gọi...).
 Nhận thực và thanh toán.
 Truyền bản tin thống nhất.
 Truyền bản tin tức thời và phát hiện sự có mặt.
Mặc dù SIP có thể đảm bảo tất cả các dịch vụ nói trên, R5 hiện nay chưa định
nghĩa các kịch bản cho chúng. Chẳng hạn hội nghị đa phương tiện sẽ chỉ có trong R6.
Tuy nhiên điều này không báo trước rằng nhà khai thác hay nhà cung cấp sẽ đưa ra
như một dịch vụ giá trị gia tăng.
Lợi ích của việc sử dụng SIP làm giao thức báo hiệu chính trong IMS như sau:
• Báo hiệu SIP đầu cuối đầu cuối giữa các người sử dụng IP di động và cố định.
• Các Internet IP có thể cung cấp các dịch vụ giá trị ra tăng cho người sử
dụng di động.
• SIP được thiết kế như một giao thức IP, vì thế nó thích hợp tốt với các giao
thức IP và các dịch vụ khác.
• SIP đơn giản và tương đối dễ thực hiện.
• Hiện nay trong R5 SIP cung cấp các khả năng chính đến quản lý các cuộc
truyền thông đa phương tiện sau đây:
- Xác định vị trí hiện thời của người sử dụng đích (nhận phương tiện).
- Xác định xem một người sử dụng có định tham gia phiên hay khơng?
- Xác định các khả năng đầu cuối người sử dụng.

- Thiết lập phiên.
- Quản lý phiên. Bao gồm: thay đổi các thông số của phiên, yêu cầu các
chức năng để cung cấp các dịch vụ cho một phiên và kết thúc phiên.
Ích lợi được liệt kê đầu tiên trên đây là có tầm quan trọng đặc biệt. Khi các thuê
bao di động bắt đầu sử dụng các dịch vụ dựa trên một hạ tầng IP, chúng có thể muốn
thơng tin với các đường Internet cố định. Được mơ tả như trong hình 1.4 sau:

Nguyễn ĐăngThái D2004VT1

10


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chương1 Tổng quan về IMS

Hình 1.4. Báo hiệu SIP từ đầu cuối đến đầu cuối
SIP là giao thức chuẩn do IETF đưa ra nhằm mục đích thực hiện một hệ thống có
khả năng truyền qua mơi trường mạng IP. Nó được định nghĩa như một client-server
trong đó các yêu cầu được bên gọi (client) đưa ra và bên bị gọi (server) trả lời nhằm
đáp ứng yêu cầu của bên gọi. SIP sử dụng một số kiểu bản tin và trường khởi đầu
giống HTTP. Về cơ bản SIP là một giao thức hướng văn bản và gần giống với giao
thức HTTP nhưng nó khơng phải là một sự mở rộng của HTTP. Trong kiến trúc phân
hệ IMS giao thức SIP được sử dụng để thiết lập, duy trì và kết thúc các phiên đa
phương tiện trong mạng lõi trên các giao diện Mg, Mw, Mm, Mi, Mj, và Mk.

1.4.2. Giao thức Diameter
Các chức năng của AAA theo IETF nó bao gồm các chức năng nhận thực trao
quyền và thanh toán cho mạng truy nhập. Dự án 3GPP khuyến nghị sử dụng
DIAMETER cung cấp chức năng thanh tốn sau đây trong các phân hệ IMS.

• Hỗ trợ cho IPv6.
• Tương thích với RADIUS.
• Hỗ trợ đại diện tường minh.
• Mơ hình bảo mật thấp.
Đây là một giao thức cơ bản được đưa ra trong lĩnh vực của ứng dụng nhận thực trao
quyền và thanh toán. Chúng được thể hiện trong bảng tài liệu về AAA sau:
Bảng 1.1. Tài liệu về nhận thực trao quyền và thanh toán
Tên
Chức năng
Giao thức cơ bản
Quản lý phiên, peer to peer, tính cước và đại diện
DIAMETER
Xác định các hỗ trợ cho TLS và phiên IP
Ứng dụng server truy nhập
Nguyễn ĐăngThái D2004VT1

Dịch vụ AAA cho NAS

11


Đồ án tốt nghiệp đại học

dịch vụ AAA cho NAS
mạng DIAMETER

Chương1 Tổng quan về IMS

Hỗ trợ cho PPP CHAP và kết nối mạng
RADIUS/DIAMETER

Ứng dụng IPv4 Mobile
Diameter

Dịch vụ AAA cho MIPv4

Lý lịch truyền tải AAA

Sử dung TCP và SCTP cho AAA

Ứng dụng EAP Diameter

Sử dụng DIAMETER cho cung cấp giao thức nhận thực
mở rộng (EAP) tới những người sử dụng PPP.

Ứng dụng quy tắc bản tin
gốc DIAMETER

Truyền tải các xác nhận X 509 giữa các điểm của
DIAMETER

Giao thức cơ sở DIAMETER khơng cung cấp đầy đủ chức năng AAA mà nó được
phối hợp với những giao thức khác. Ví dụ: một server truy nhập mạng NAS sẽ đòi hỏi
hỗ trợ giao thức DIAMETER cũng như các ứng dụng truy nhập mạng DIAMETER.
Giao thức cơ sở hỗ trợ quản lý phiên và truyền dẫn các cặp giá trị thuộc tính AVP
(attribute value pairs) giữa các đối tác đồng cấp. Ngồi ra nó cũng đưa ra một nhóm
các lệnh cơ sở để xử lý việc tính cước đơn giản. DIAMETER hỗ trợ làm tăng thêm độ
tin cậy bằng việc sử dụng tìm kiếm động đồng cấp. Một miền sẽ có cấu hình với hai
server DIAMETER một dùng cho dự phòng một dùng cho hoạt động.
Trong IMS, giao thức Diameter được sử dụng để nhận thực trao quyền và thanh

toán đối với người dùng IMS. SIP được lựa chọn làm báo hiệu trong mạng lõi IMS và
giao thức Diameter được sử dụng cho nhận thực trao quyền và thanh tốn. Ngồi hai
giao thức cơ bản trên, trên các giao diện giữa các phần tử mạng lõi IMS với các phần
tử ngồi có thể sử dụng một số giao thức khác H248 MEGACO, giao thức truyền tải
thời gian thực RTP, MAP…

Nguyễn ĐăngThái D2004VT1

12


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chương 2 Kiến trúc IMS

CHƯƠNG 2: KIẾN TRÚC IMS
2.1 Cấu trúc phân lớp IMS
IMS là một chuẩn dựa trên mạng viễn thơng tồn IP, nó sử dụng cả mạng có dây và
khơng dây hiện tại với sự đa dạng các dịch vụ đa phương tiện bao gồm: audio, video,
thoại, văn bản, và dữ liệu. Các dịch vụ dựa trên IMS có thể được phân chia thành ba
loại sau:
• Dịch vụ Non real time như dịch vụ tin nhắn đa phương tiện và phân phối nội dung
đa phương tiện.
• Dịch vụ Near real time ví dụ như Push to talk qua mạng thông tin di động tổ ong và
dịch vụ chơi Game.
• Dịch vụ Real time như thoại, audio hoặc video, hội nghị dựa trên nền chuyển mạch
gói.
Những dịch vụ này có thể được dễ dàng qua các dịch vụ cùng loại như các dịch vụ
hiện tại và dịch vụ quản lý danh sách nhóm.
Mạng di động và cố định có thể được hội tụ trên nền tảng IMS hoàn toàn IP. Để

thấy được xu hướng đó, một mạng IMS được định nghĩa trong một kiến trúc mặt
phẳng ngang, mà bao gồm 3 lớp chức năng:
Lớp đầu tiên là lớp truyền tải thực hiện truyền tải dung lượng báo hiệu và các
luồng phương tiện. Lớp này bao gồm các switch, router và các thực thể xử lý phương
tiện (ví dụ: Media Gateway, Media Server) được sử dụng cho cả mạng đường trục và
mạng truy nhập. Các người dùng của mạng IMS có thể kết nối thơng qua sự đa dạng về
mạng truy nhập và kỹ thuật bao gồm cả mạng khơng dây và có dây. Một vài người sử
dụng có thể kết nối trực tiếp tới IMS thông qua mạng dựa trên IP, người dùng khác có
thể kết nối gián tiếp với mạng IMS thơng qua PSTN. Mỗi một kiểu kết nối trên tới mạng
IMS đều được thực hiện dễ dàng bởi các phần tử logic trong lớp truyền tải. Như là một
lớp truy nhập không phụ thuộc mạng, một IMS có thể kết nối đến nhiều loại mạng khác
nhau hiện có:
• Mạng di động thế hệ 3 (3G UMTS).
• Mạng di động thế hệ 2,5 (2,5G GPRS).
• Các mạng IP hiện nay như WLAN, WiMax
• PSTN qua Gateway
• Mạng cố định của các khu dân cư (DSL) và cable băng rộng.
• Mạng cố định của khu kinh doanh qua IP Centrex….

Nguyễn ĐăngThái D2004VT1

13


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chương 2 Kiến trúc IMS

Mục đích của lớp truyền tải là bảo vệ các lớp cao hơn của IMS từ các công nghệ mạng
truy nhập phức tạp trong việc nhận và gửi báo hiệu, phương tiện từ thiết bị. Các phần tử

mạng trong lớp truyền tải IMS cung cấp một giao diện chung tới lớp điều khiển và không
quan tâm tới mạng truy nhập. Các phần tử này chịu trách nhiệm biên dịch các giao thức từ
mạng kết nối thành các giao thức cần thiết tác động với mạng lõi IMS.
Lớp thứ hai trong kiến trúc IMS là lớp điều khiển. Bao gồm các phần tử của
mạng báo hiệu (ví dụ: CSCF, HSS, MGCF…) để hỗ trợ điều khiển phiên chung,
điều khiển phương tiện và chức năng điều khiển truy nhập qua các giao thức báo
hiệu như SIP, Diameter, H248. Lớp điều khiển là mạng lõi của IMS, với viễn thơng
nó thực sự điều khiển hiệu quả cho các thiết bị của người sử dụng kết nối tới nhiều
kiểu mạng truy nhập. Lớp này cũng bao gồm server thuê bao nhà (HSS) để lưu trữ
thông tin như vị trí vật lý của các người dùng, phân phát tài nguyên và dữ liệu bảo
mật có liên quan.
Lớp thứ 3 trong kiến trúc IMS là lớp ứng dụng. Lớp này bao gồm các Server ứng
dụng như server ứng dụng SIP, Server truy nhập dịch vụ mở bên thứ 3 và các điểm
điều khiển dịch vụ mở kế thừa. IMS điều khiển dịch vụ thông qua mạng thuê bao nhà
và các thành phần của mạng báo hiệu được phân phối trong lớp dịch vụ và lớp điều
khiển. Những thuê bao khả thi này có thể nhận dữ liệu cùng loại các dịch vụ trong khi
chúng chuyển giao.

Nguyễn ĐăngThái D2004VT1

14


Đồ án tốt nghiệp đại học

Chương 2 Kiến trúc IMS

Hình 2.1 Kiến trúc phân lớp của phân hệ IMS theo chiều ngang
Khi đưa ra một cấu trúc mạng lõi đơn của một mạng lõi cấu trúc theo chiều
ngang cho bất kỳ một loại mạng truy nhập và dịch vụ khác nhau, kiến trúc phân hệ

IMS mang lại lợi thế xoá bỏ kiến trúc dịch vụ theo chiều dọc truyền thống, mà nó
nhân đơi các chức năng tương tự nhau (ví dụ: điều khiển phiên, tính cước) cho mỗi
kiểu truy nhập và dịch vụ. Kiến trúc phân hệ IMS tạo lập một nguồn tài nguyên
chia sẻ hấp dẫn và cơ hội cho việc tiết kiệm chi phí cho nhà khai thác mạng và nhà
cung cấp dịch vụ.

2.2. Cấu trúc chức năng IMS
IMS cung cấp tất cả các thực thể mạng và các thủ tục để hỗ trợ thoại thời gian thực
và các ứng dụng IP đa phương tiện. Nó sử dụng SIP để hỗ trợ báo hiệu và điều khiển
cho các dịch vụ thời gian thực.
3GPP, ETSI và diễn đàn Parlay định nghĩa cấu trúc chức năng của IMS như hình
vẽ sau:

Nguyễn ĐăngThái D2004VT1

15