IMS, giải pháp hội tụ dịch vụ và mạng trên NGN

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
KHOA QUỐC TẾ VÀ SAU ĐẠI HỌC
----

TIỂU LUẬN CUỐI KỲ
MÔN: CÔNG NGHỆ MẠNG VIỄN THÔNG
Đề tài:

IMS, giải pháp hội tụ dịch vụ và mạng trên NGN
Giảng viên

:

TS Nguyễn Chiến Trinh

Học viên thực hiện

:

Nhóm 6
Phí Thị Thu
Phan Tuấn Thông
Hoàng Tuấn Ngọc
Đỗ Văn Khánh

Lớp

:

M16CQTE01-B

Hà Nội 12-2016

MỞ ĐẦU
Mạng viễn thông thế hệ mới – NGN (Next Generation Network) đã trở thành xu
hướng của nhiều nước trên thế giới do những lợi ích của nó cả về kinh tế và kỹ thuật
trong việc cung cấp các dịch vụ đa phương tiện. NGN bắt đầu được xây dựng với mô


Thông tin mạng viễn thông thế hệ mới

Nhóm 6

hình chuyển mạch mềm (Softswitch) và đã thu được một số thành công nhất định. Nhưng
từ khi 3GPP giới thiệu IMS (Phân hệ đa phương tiện IP – IP Multimedia Subsystem) thì
IMS đã chứng tỏ được khả năng vượt trội hơn so với mô hình sử dụng Softswitch về
nhiều mặt, và IMS dần trở thành tiêu chuẩn chung để xây dựng mạng NGN ngày nay.
Cùng trên xu hướng phát triển đó các mạng viễn thông tại Việt nam đang từng bước được
xây dựng theo định hướng tiến tới mạng hội tụ NGN.
Mục tiêu chính của bài này nhằm giới thiệu về IMS và giải pháp triển khai IMS
thực tế. Giải pháp này được thiết kế với những yêu cầu về kỹ thuật cụ thể nhằm đáp ứng
yêu cầu phát triển dịch vụ trong giai đoạn hiện tại và mở rộng trong tương lai.

MỤC LỤC

2|Page


Thông tin mạng viễn thông thế hệ mới

3|Page

Nhóm 6


Thông tin mạng viễn thông thế hệ mới

Nhóm 6

CHƯƠNG 1: XU THẾ HỘI TỤ TRONG LĨNH VỰC TRUYỀN
THÔNG
Truyền thông bao gồm Viễn thông, Internet, Phát thanh, truyền hình.. Mặc dù hiện
tại các giải pháp kỹ thuật thực hiện các mảng này vẫn phát triển theo sự độc lập tương đối
với nhau nhưng nét chủ đạo đang được kỳ vọng và cũng đang diễn ra trong thực tế là sự
hình thành của một môi trường tích hợp chung, môi trường này làm nền tảng cho các
dịch vụ truyền thông hợp nhất (UC- Unify Commnication). Sự chuyển đổi theo xu hướng
này diễn ra trong các khía cạnh khác nhau: từ phía thiết bị người dùng cuối, phương thức
truy nhập, mạng chuyển tải và giải pháp cung cấp dịch vụ. Mạng NGN được hội tụ theo
định nghĩa:
1.1

Hội tụ mạng: Sử dụng chung hạ tầng mạng cho các dịch vụ cố định và di động.
Hội tụ dịch vụ: Có thể truy cập đến cùng một dịch vụ từ các loại thiết bị và mạng
khác nhau.
Hội tụ thiết bị khách hàng: Một thiết bị duy nhất có thể dung để truy cập tới các
dịch vụ khác nhau được các mạng khác nhau cung cấp.
Môi trường truyền thông đa dạng.

Truyền thông theo nghĩa đơn giản là sự trao đổi thông tin. Tuy nhiên, tuỳ khoảng
cách truyền tin, loại thông tin và cách thức trao đổi giữa đối tượng cấp tin và người nhận
tin dẫn đến các giải pháp kỹ thuật khác nhau, ví dụ:

-

Việc trao đổi thông tin giữa 2 (hoặc một nhóm cá nhân) cần thiết lập các kênh trao
đổi thông tin riêng (conversation)

-

Các thông tin tổng hợp hướng đến số lượng lớn người nhằm phục vụ các nhu cầu
tin tức, giải trí thì thường được phát quảng bá (broadcast)

-

Các thông tin được phát quảng bá tới một nhóm hạn chế người (mulitcast), ví dụ
một nhóm cùng xem một phim….

Các thông tin trao đổi được biểu diễn dưới các hình thức khác nhau (tính đa
phương tiện): tiếng nói, hình ảnh, văn bản, màu sắc… và các thông tin này được cảm
nhận bởi các giác quan khác nhau của con người như mắt, mũi, tai…. Các phương tiện
4|Page


Thông tin mạng viễn thông thế hệ mới

Nhóm 6

truyền đạt được phát triển trước đây thường được thiết kế tối ưu cho các loại thông tin,
chẳng hạn, tín hiệu radio sử dụng trong dài phát thanh mang các thông tin giọng nói từ
các phát thành viên đến tai người nghe, truyền hình mang cả tiếng nói và hình ảnh đến
người xem. Sự hình thành các hệ thống cung cấp thông tin cũng như từng nhóm khác
hàng tạo nên vô vàn các mạng thông tin độc lập: các đài phát thành, các cơ quan thông

tấn, đài truyền hình...
Thông tin là một tài nguyên quý giá, với người có thông tin thì làm sao bán cho
càng nhiều người càng tốt còn với người sử dụng thì càng được tiếp cận với nhiều thông
tin thì càng tốt. Các nhà cung cấp dịch vụ Truyền thông hiện tại nhận thấy vấn đề này và
cũng ra sức tổ chức các hệ thống nhằm phục vụ cho các khách hàng một cách tốt nhất,
một mạng như vậy không thể chỉ là một mạng Viễn thông, mạng Internet hay mạng
truyền hình độc lập mà ở đây cần phải là mạng đa dịch vụ hỗ trợ tất các các loại hình này,
cũng có thể gọi đây là một Mạng thế hệ sau (NGN).
1.2

Sự hợp nhất của các môi trường truyền thông.

1.2.1

Những lực đẩy cho sự hợp nhất.

Đối với các mạng cố định, mạng PSTN và ISDN chủ yếu cung cấp dịch vụ thoại
và dịch vụ truyền hình. Những năm gần đây, việc bùng nổ các thuê bao và nhu cầu sử
dụng Internet. Người dùng có thể sử dụng đường truyền Internet ngày càng cao, ví dụ
dùng ADSL.
Kết nối Internet cho phép người dùng sử dụng cá dịch vụ trao đổi theo thời gian
thực: chat, trò chơi trực tiếp, VoIP.Sự bùng nổ về đầu cuối di động: (số liệu thống kê
tháng 6 năm 2007, có 3 tỷ đầu cuối di động, nguồn Mobile World). Các thiết bị này tích
hợp sẵn nhiều tài nguyên cho các ứng dụng. Các đầu cuối này có các ứng dụng luôn kết
nối mạng. Đó là một sự phát triển cơ bản của khả năng cung cấp ứng dụng.
Nhu cầu trao đổi thông tin ngang hàng: Các ứng dụng không còn tồn tại riêng biệt
ở các thực thể chỉ có giao diện trao đổi thông tin với người dùng mà còn có những trao
đổi thông tin ngang hàng (peer-to-peer) với các thực thể khác, ví dụ: chia sẻ duyệt web.
Do đó, khái niệm ứng dụng cần được định nghĩa lại khả năng kết nối: khả năng thiết lập
kết nối ngang hàng dựa trên các thiết bị hỗ trợ giao thức IP. Đây là yêu cầu và động lực

5|Page


Thông tin mạng viễn thông thế hệ mới

Nhóm 6

chính cho việc hợp nhất giữa đầu cuối di động và đầu cuối cố định nói riêng, sự hợp nhất
di động và cố định ở các mặt khác nói chung.
1.2.2

Các giai đoạn hợp nhất

 Truyền thông thời kỳ trước NGN

Trở lại những năm 70-80 khi Internet chưa phổ biến các dịch vụ truyền thông lúc
đó có thể thấy như điện thoại (cố định, di động GSM, CDMA), phát thanh, truyền hình
quảnb bá, truyền dữ liệu như X25..và chỉ một bộ phận nhỏ người dân được tiếp xúc với
các dịch vụ này. Vùng phủ của các dịch vụ rất hạn chế, dịch vụ đơn giản và chủ yếu mới
phục vụ cho công việc. Việc phục vụ cho giải trí còn thiếu thốn, nếu muốn người dân
phải đến các điểm phục vụ tập trung: rạp chiếu phim, nhà hát..
 Thời kỳ đầu NGN

Trong thời kỳ đầu của mạng NGN đây có thể coi là thời kỳ IP hoá thực tế là diễn
ra sự hội tụ chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh. Các ứng dụng truyền thông vốn được
thiết kế cho mạng chuyển mạch kênh hay phát quảng bá vô tuyến trước đây được tổ chức
lại để hoạt động trên chuyển mạch gói.
Dịch vụ phát thanh: Trước đây phát sử dụng các băng tần AM, FM và vùng phủ bị
giới hạn của vùng phủ vô tuyến bán kính từ vài chục đến vài trăm km. Khi chuyển sang
mạng IP dịch vụ này có thê rphát đi mọi nơi trên thế giới miễn là có Internet và không

cần trang bị nhiều thiết bị công suất lớn.
Dịch vụ giải trí: Trước đây trình diễn tập trung tại các sân khấu, nhà hát, rạp, sân
VD ngày nay có thể xem qua các dịch vụ VoD, khách hàng có thế xem từ xa và biết
phòng ở của gia đình thành các studio thực sự.
Dịch vụ thoại: Trước đây sử dụng hệ thống chuyển mạch kênh TDM với một mô
hình phức tạp phân cấp C3, C4, C5..và phiên liên lạc được thiết lập duy trì trong suốt thời
gian thoại nên hiệu xuất thấp và giá thành cao. Khi chuyển sang IP thì luồng dữ liệu được
chuyển thành các gói kích thước xác định, dùng các kỹ thuật mã hoá nén làm giảm yêu
cầu băng thông nên hiệu xuất sử dụng tài nguyên cao, giá rẻ.
6|Page


Thông tin mạng viễn thông thế hệ mới

Nhóm 6

Dịch vụ Truyền hình trước đây sử dụng phát quảng bá vô tuyến sau đó là truyền
hình cable và hiện nay cũng được chuyển tải trên mạng IP với tên mới là IPTV. Với dịch
vụ này khách hàng khắp nơi trên Internet có thể xem được với các mức chất lượng theo
yêu cầu.
Một điểm hạn chế ở giai đoạn này là dù các dịch vụ truyền thông đã được IP hoá
nhưng xét trên góc độ dịch vụ thì chúng vẫn là các ốc đảo, chúng được thiết kế độc lập
nhau: có hệ thống điều khiển riêng, có đầu cuối riêng, giao thức riêng và hệ thống quản lý
riêng. Điểm hội tụ đạt được ở đây là chúng đều chạy trên giao thức IP, giao thức IP có
thể chạy trên vô số các giao thức lớp dưới khác nhau, các phương tiện truyền tải vật lý
khác nhau (quang, điện). Vì vậy người ta gọi là “Every thing over IP” và “IP over every
thing”.

Hình 1.1: Lợi ích của việc IP hóa
 Tiến tới sự hợp nhất trong NGN

Trong thời gian tới xu thế hội tụ giữa di động và cố định tạo cho viễn thông một
bộ mặt mới, đây là mạng đa dịch vụ nhưng không phải là các dịch vụ đơn lẻ mà chúng
kết hợp với nhau sử dụng các tài nguyên chung: Đầu cuối, Hệ thống điều khiển, mạng
truyền tải…
Trên thế hệ mạng này người ta phân ra là các nhóm dịch vụ: Conversation,
streaming, interactive, backgound..để mạng có thể biết để phân biệt cách đối xử với các
loại lưu lượng.

7|Page


Thông tin mạng viễn thông thế hệ mới

Nhóm 6

Điểm khác biệt so với gian đoạn trước đây là Mạng hội tụ (FMC) hướng đến sử
dụng một hệ thống điều khiển chung cho mọi loại dịch vụ xoá đi biên giới giữa các ốc
đảo làm cho đơn giản hoá trong giao tiếp với khách hàng.
1.3

Giải pháp kỹ thuật.

Để thực hiện theo chiến lược này một số giải pháp sau được đưa ra:
1.3.1

Về phía đầu cuối

Thiết bị thông minh hơn, hỗ trợ nhiều cơ chế truy nhập, trình diễn (voice, video,
văn bản) tương tự như một máy tính xách tay…

Hình 1.2: Quá trình phát triển của đầu cuối
1.3.2

Về phía mạng truy nhập:
Sử dụng nhiều công nghệ mới nhằm tăng băng thông chất lượng các phiên liên lạc:
o Mobile networks: 3G, 3.5G, WiMax or LTE
o Wired LAN: Ethernet, Fast Ethernet, Gigabit Ethernet
o Wireless LAN: 11a/b, 11g, 11n

8|Page


Thông tin mạng viễn thông thế hệ mới

Nhóm 6

o Fixed line access networks: ADSL, ADSL2+, VDSL, VDSL2, EPON

(Ethernet PON, 0.6 or 1.25G), GPON (Gigabit Capable PON, 2.5G)

Hình 1.3: Các chuẩn truyền thông
1.3.3

Về phía mạng truyền tải:

Hình 1.4: Các công nghệ truyền dẫn
1.3.4

Về phía hệ thống điều khiển

9|Page


Thông tin mạng viễn thông thế hệ mới

Nhóm 6

Để các ứng dụng trên nền giao thức IP trao đổi với nhau, chúng ta cần có một cơ
chế thích hợp. Mạng thoại hiện nay cung cấp cơ chế này là rất hạn chế. Muốn thiết lập
phiên kết nối ngang hàng, mạng thiết lập một kết nối ad-hoc giữa hai đầu cuối thông qua
mạng IP. Hạn chế kết nối IP này chỉ đáp ứng với những môi trường một nhà cung cấp
dịch vụ trên Internet, một hệ thống đóng; trao đổi giữa các nhà cung cấp dịch vụ.
Do đó, chúng ta cần một hệ thống mang điều khiển đa phương tiện trên nền IP có
tính toàn cầu, hệ thống IMS [2]. IMS cho phép các ứng dụng chạy trên các đầu cuối hỗ
trợ giao thức IP có thể dễ dàng thiết lập kết nối ngang hàng điểm-điểm, hoặc kết nối
điểm-nhà cung cấp nội dung (peer-to-content).
Sử dụng phân hệ IMS do 3GPP phát triển và được bổ sung bởi TISPAN ETSI với
số giao thức giảm còn vài 3 giao thức nhưng hiệu năng cao và hỗ trợ nhiều dịch vụ phức
tạp

Hình 1.5: Kiến trúc của phần điều khiển
1.3.5

Về hệ thống cung cấp dịch vụ.

10 | P a g e


Thông tin mạng viễn thông thế hệ mới

Nhóm 6

Để đơn giản và nhanh chóng cho việc phát triển các dịch vụ gia tăng, chúng ta có
giải pháp dùng phần tử giao tiếp phát triển dịch vụ (APP Gateway) như Parlay Gateway
hay gần đây là SDP (Service Delivery Platform). Các hệ thống này hỗ trợ các Nhà cung
cấp nội hoặc Nhà cung cấp dịch vụ (VASP) phát triển và cung cấp dịch vụ nhanh chóng.
SDP cũng hỗ trợ VASP trong việc quản lý các CP.
Như vậy, các môi trường truyền thông đang hội tụ thành mạng truyền thông hợp
nhất cho các dịch vụ khác nhau, sử dụng nhiều công nghệ tích hợp.

11 | P a g e


Thông tin mạng viễn thông thế hệ mới

Nhóm 6

CHƯƠNNG2: TỔNG QUAN VỀ PHÂN HỆ ĐA PHƯƠNG
TIỆN IP - IMS.
2.1

Giới thiệu.
IMS thuật ngữ viết tắt của IP Multimedia Subsystem, là một kiến trúc mạng nhằm
tạo sự thuận tiện cho việc phát triển và phân phối các dịch vụ đa phương tiện đến người
dùng, bất kể là họ đang kết nối thông qua mạng truy nhập nào.IMS hỗ trợ nhiều phương
thức truy nhập như GSM, UMTS, CDMA2000, truy nhập hữu tuyến băng rộng như cáp
ADSL, cáp quang, cáp truyền hình, cũng như truy nhập vô tuyến băng rộng WLAN,
WiMAX. IMS tạo điều kiện cho các hệ thống mạng khác nhau có thể tương vận
(interoperability) với nhau. IMS hứa hẹn mang lại nhiều lợi ích cho cả người dùng lẫn

nhà cung cấp dịch vụ. Nó đã và đang được tập trung nghiên cứu cũng như thu hút được
sự quan tâm lớn của giới công nghiệp.

Hình 2.1. Khả năng hội tụ của IMS.
Tuy nhiên IMS cũng gặp phải những khó khăn nhất định và cũng chưa thật sự đủ
độ chín để thuyết phục các nhà cung cấp mạng đầu từ triển khai nó. Kiến trúc IMS được
cho là khá phức tạp với nhiều thực thể và vô số các chức năng khác nhau. Một cách đơn
12 | P a g e


Thông tin mạng viễn thông thế hệ mới

Nhóm 6

giản kiến trúc của một hệ thống IMS được chia thành bốn lớp bao gồm lớp dịch vụ, lớp
điều khiển, lớp truyền tải và lớp quản lý.

Hình 2.2: Mô hình đơn giản của kiến trúc phân lớp trong IMS
Lớp ứng dụng: bao gồm các máy chủ ứng dụng và nội dung để thực hiện các dịch
vụ giá trị gia tăng cho người sử dụng. Tiêu chuẩn IMS định nghĩa ra các thực thể khởi
tạo dịch vụ chung Service enablers (chẳng hạn như quản lý danh sách nhóm và sự hiện
diện) được thực hiện như các dịch vụ trong một máy chủ ứng dụng SIP.
Lớp điều khiển: bao gồm các máy chủ điều khiển mạng để quản lý cuộc gọi hoặc
thiết lập phiên, sửa đổi và giải phóng. Chức năng quan trọng nhất trong số này là CSCF
(Call Session Control Function), còn được biết đến như một máy chủ SIP. Lớp này cũng
có một bộ đầy đủ các chức năng hỗ trợ, chẳng hạn như dự liệu, tính cước và khai thác và
quản lý (O & M). Kết nối với những nhà khai thác khác hay các loại mạng khác được
quản lý bởi các cổng biên giới.
Lớp kết nối: bao gồm các bộ định tuyến và chuyển mạch, cả cho mạng xương
sống và mạng truy cập. Lớp quản lý: bao gồm các máy chủ và các phần mềm quản lý

cung cấp các công cụ giúp việc vận hành, khai thác và bảo dưỡng hệ thống một cách
thuận tiện và tự động hóa cao.
2.2

Đôi nét về tiến trình chuẩn hóa IMS.

13 | P a g e


Thông tin mạng viễn thông thế hệ mới

Nhóm 6

IMS được định hình và phát triển bởi diễn đàn công nghiệp 3G.IP, thành lập năm
1999. Kiến trúc ban đầu của IMS được xây dựng bởi 3G.IP và sau đó đã được chuẩn hóa
bởi 3GPP (3rd Generation Partnership Project) trong Release 5 công bố tháng 3 năm
2003. Trong phiên bản đầu tiên này, mục đích của IMS là tạo thuận lợi cho việc phát
triển và triển khai dịch vụ mới trên mạng thông tin di động. Tiếp đến, tổ chức chuẩn hóa
3GPP2 đã xây dựng hệ thống CDMA2000 Multimedia Domain (MMD) nhằm hỗ trợ các
dịch vụ đa phương tiện trong mạng CDMA2000 dựa trên nền 3GPP IMS. Trong Release
6 của 3GPP IMS, cùng với khuynh hướng tích hợp giữa mạng tế bào và mạng WLAN,
mạng truy nhập WLAN đã được đưa vào như một mạng truy nhập bên cạnh mạng truy
nhập tế bào.
IMS khởi đầu như một chuẩn cho mạng vô tuyến. Tuy nhiên, cộng đồng mạng hữu
tuyến, trong quá trình tìm kiếm một chuẩn thống nhất, sớm nhận thấy thế mạnh của IMS
cho truyền thông hữu tuyến. Khi đó ETSI (the European Telecommunication Standards
Institute) đã mở rộng chuẩn IMS thành một phần của kiến trúc mạng thế hệ tiếp theo
NGN (Next Generation Network) mà họ đang xây dựng. Tổ chức chuẩn hóa TISPAN
(Telecoms & Internet converged Services and Protocols for Advanced Networking) trực
thuộc ETSI, với mục đích hội tụ mạng thông tin di động và Internet, đã chuẩn hóa IMS

như một hệ thống con của NGN. Kết hợp với TISPAN, trong Release 7 của IMS, việc
cung cấp dịch vụ IMS qua mạng cố định đã được bổ sung. Năm 2005, phiên bản Release
1 của TISPAN về NGN được coi như một sự khởi đầu cho hội tụ cố định-di động trong
IMS. Gần đây, 3GPP và TISPAN đã có được một thỏa thuận để cho ra phiên bản Release
8 của IMS với một kiến trúc IMS chung, có thể hỗ trợ các kết nối cố định và các dịch vụ
như IPTV.
Đa phần các giao thức sử dụng trong IMS được chuẩn hóa bởi IETF (Internet
Engineering Task Force), điển hình nhất là giao thức tạo phiên SIP (Session Initiation
Protocol). Rất nhiều các phát triển và cải tiến của SIP để hỗ trợ các chức năng theo yêu
cầu của hệ thống IMS đã được đề nghị và chuẩn hóa bởi IETF như SIP hỗ trợ tính cước,
bảo mật v.v. Bên cạnh IETF và TISPAN, một tổ chức chuẩn hóa khác mà 3GPP hợp tác
chặt chẽ trong việc phát triển IMS là Liên minh di động mở OMA (Open Mobile
Alliance) nhằm phát triển các dịch vụ trên nền IMS. Một trong những dịch vụ do OMA
phát triển là Push-to-Talk over Cellular (PoC) hay OMA SIMPLE Instant Messaging.
2.3

Lợi ích của IMS.

14 | P a g e


Thông tin mạng viễn thông thế hệ mới

Nhóm 6

IMS, tạm dịch là hệ thống con đa phương tiện IP, không đơn thuần là một nền
tảng dịch vụ (service plaftorm) mà là một kiến trúc mạng dùng để thao tác, quản lý và
điểu khiển các dịch vụ đa phương tiện đến người dùng cố định và di động. IMS định
nghĩa một lớp quản lý dịch vụ chung cho tất cả các loại hình dịch vụ đa phương tiện, độc
lập với loại hình mạng truy nhập mà người dùng đang kết nối. IMS xây dựng trên nền

mạng lõi IP và cho phép nhiều mạng truy nhập khác, bao gồm cả mạng di động lẫn mạng
cố định, kết nối với nhau thông qua lớp dịch vụ chung để cung cấp các gói dịch vụ hội tụ.
Ngày nay Internet đã trở thành một phần cuộc sống của hơn 15% số người trên trái đất.
Internet cung cấp phương thức để mọi người có thể liên lạc, trao đổi, tương tác và làm
việc cùng với nhau. Trong khi các mạng vận tải dữ liệu không cần thời gian thực được sử
dụng chủ yếu trong thế hệ Internet đầu tiên thì ngày nay các dịch vụ thời gian thực (hoặc
gần thực) với chất lượng dịch vụ QoS cao ngày càng được phát triển rộng rãi. Sự chuyển
đổi theo khuynh hướng hội tụ nhiều hệ thống mạng khác nhau trên nền toàn IP sẽ sớm trở
thành hiện thực. Trong bối cảnh đó, người dùng trong tương lai mong muốn có các dịch
vụ đa phương tiện chất lượng cao, mang tính cá nhân, có khả năng tương tác thời gian
thực mọi lúc mọi nơi trên mọi thiết bị sử dụng. Điều này đặt ra những yêu cầu mới cho
kiến trúc hạ tầng mạng viễn thông. Trong bối cảnh đó, IMS được xem như là một giải
pháp hứa hẹn để thỏa mãn tất cả những mục tiêu kể trên cho một thế hệ mạng tương lai.
Một trong những mục đích đầu tiên của IMS là giúp cho việc quản lý mạng trở nên dễ
dàng hơn bằng cách tách biệt chức năng điều khiển và chức năng vận tải thông tin. Một
cách cụ thể, IMS là một mạng phủ (overlay), phân phối dịch vụ trên nền hạ tầng chuyển
nối gói. IMS cho phép chuyển dần từ mạng chuyển nối mạch sang chuyển nối gói trên
nền IP, tạo thuận lợi cho việc quản lý mạng thông tin di động. Việc kết nối giữa mạng cố
định và di động đã góp phần vào tiến trình hội tụ mạng viễn thông trong tương lai. IMS
cho phép người dùng có thể sử dụng một hay nhiều loại thiết bị khác nhau, di chuyển từ
mạng này sang mạng khác mà vẫn có thể dùng cùng một dịch vụ.
Kiến trúc IMS cung cấp nhiều giá trị gia tăng cho nhà cung cấp mạng, người phát
triển ứng dụng, người cung cấp dịch vụ cũng như người sử dụng các thiết bị đầu cuối.
Kiến trúc IMS giúp các dịch vụ mới được triển khai một cách nhanh chóng với chi phí
thấp. IMS cung cấp khả năng tính cước phức tạp hơn nhiều so với hệ thống tài khoản trả
trước hay trả sau, ví dụ như việc tính cước theo từng dịch vụ sử dụng hay phân chia cước
giữa các nhà cung cấp dịch vụ và nhà cung cấp mạng. Khách hàng sẽ chỉ nhận một bảng
tính cước phí duy nhất từ một nhà cung cấp mạng thường trú. IMS hứa hẹn mang đến
15 | P a g e

Thông tin mạng viễn thông thế hệ mới

Nhóm 6

nhiều dịch vụ đa phương tiên, giàu bản sắc theo yêu cầu và sở thích của từng khách hàng,
do đó tăng sự trải nghiệm của khách hàng (customer experience).
Với IMS, nhà cung cấp mạng sẽ không chỉ làm công tác vận tải thông tin một cách
đơn thuần mà trở thành tâm điểm trong việc phấn phối dung lượng thông tin trong mạng,
đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng dịch vụ cũng như kịp thời thay đổi
để đáp ứng các tình huống khác nhau của khách hàng.
Tóm lại: IMS tạo thuận lợi cho các nhà cung cấp dịch vụ trong việc xây dựng và
triển khai các ứng dụng mới, giúp nhà cung cấp mạng giảm chi phí triển khai, vận hành
và quản lý, đồng thời tăng lợi nhuận nhờ các dịch vụ mới. Và cuối cùng IMS mang lại
những dịch vụ mới hướng đến sự tiện nghi cho khách hàng.
2.4

Điểm yếu hiện tại của IMS.
IMS đang thiếu một mô hình kinh doanh có sức thuyết phục để các nhà cung cấp
mạng chấp nhận triển khai IMS. Điểm nối bật của IMS là hướng đến một mô hình mạng
hội tụ. Tuy nhiên, điều này không dễ dàng thuyết phục một nhà cung cấp mạng triển khai
IMS. Với IMS, khách hàng đăng ký với một nhà cung cấp mạng (network operator) có
thể dùng dịch vụ của nhiều nhà cung cấp dịch vụ (service providers) khác nhau. Do vậy,
IMS sẽ dẫn đến sự cạnh tranh giữa nhà cung cấp mạng và những nhà cung cấp dịch vụ
nội dung của thế giới Internet (Microsoft, Google…). Thay vì tăng thêm lợi nhuận nhờ
các dịch vụ giá trị gia tăng, nhà cung cấp mạng có thể sẽ phải chịu thất bại trong việc
cạnh tranh với các nhà cung cấp dịch vụ. Do vậy, nhiều nhà cung cấp mạng đang còn rất
dè dặt khi quyết định triển khai IMS. Đây là một vấn đề mang tính chiến lược chứ không
phải là một vấn đề về công nghệ.
Về mặt kỹ thuật, một trong những điểm yếu mà nhiều người nhắc đến nhiều nhất

là tính bảo mật của IMS. Trong các yếu tố về bảo mật có thể kể đến các vấn đề liên quan
đến quản lý nhận dạng người dùng bao gồm các lỗi như Call ID spoofing, ăn cắp ID, tấn
cống DoS/DDoS, spam. Điểm yếu bảo mật nằm ở thiết bị SIP vì nó chưa có một cơ chế
chứng nhận thực tốt như trong mạng thông tin di động tế bào (ví dụ bảo mật qua SIM).
Thêm vào đó là sự hội tụ giữa nhiều loại hình mạng cũng gây không ít khó khăn trong
việc quản lý bảo mật. Hiện tại, Release 8 của 3GPP đang xem xét một cách nghiêm túc
vấn đề bảo mật này.
IMS hướng đến hội tụ, hướng đến việc nhiều hệ thống, nhiều mạng có thể tương
vận với nhau. Tuy nhiên, đây cũng chính là một khó khăn mà IMS đang gặp phải. Việc
16 | P a g e


Thông tin mạng viễn thông thế hệ mới

Nhóm 6

các thiết bị có nguồn gốc từ nhiều nhà sản xuất khác nhau có thể tương vận được với
nhau không phải là một điều dễ dàng. Bên cạnh đó, nhiều giao thức cũng chưa được chấp
nhận và triển khai rộng rãi, ví dụ như trường hợp của giao thức DIAMETER.
IMS chỉ tập trung đến quản lý dịch vụ, do đó thiếu các ứng dụng “hấp dẫn” mang
đặc thù riêng của IMS. Đa phần các dịch vụ mà IMS hiện đang hỗ trợ điều có thể thực
hiện được không cần đến IMS (ví dụ sử dụng SIP). Hệ thống IMS khá phức tạp và chi phí
để triển khai một hệ thống như thế là không nhỏ. Bên cạnh đó, hiện chưa có giải pháp
cho việc chuyển tiếp dần từ mạng hiện tại lên IMS. Và một câu hỏi đặt ra là liệu các nhà
cung cấp mạng có thể sử dụng lại những dịch vụ đã tồn tại mà không cần phải thay đổi
quá nhiều. IMS hướng đến dịch vụ đa phương tiện, tuy nhiên tính đến thời điểm này các
dịch vụ như P2P, IPTV, VPN còn chưa được tích hợp và chuẩn hóa trên nền IMS.
Mặc dù IMS nhắm đến việc đảm bảo chất lượng dịch vụ nhưng việc đảm bảo chất
lượng dịch vụ khi chuyển đổi từ loại hình mạng này sang loại hình mạng khác (trong môi
trường mạng hội tụ), hay từ mạng của nhà cung cấp mạng này sang mạng của nhà cung

cấp mạng khác vẫn còn là một vấn đế chưa được giải quyết. Kiến trúc IMS thiếu một
thực thể trung tâm để quản lý tài nguyên chung. Bài toán quản lý di động, chuyển giao
giữa nhiều loại hình mạng khác nhau, cũng đặt ra những khó khăn nhất định cho việc
cung cấp quản lý dịch vụ IMS.
Bên cạnh các chức năng kể trên, muốn vận hành tốt IMS cần phải có các chức
năng theo dõi, quản lý và sữa lỗi của hệ thống. Trong môi trường mạng hội tụ, nếu một
cuộc gọi bị rớt, chưa có một cơ chế nào để có thể xác định vị trí diễn ra lỗi (debugging).

17 | P a g e


Thông tin mạng viễn thông thế hệ mới

Nhóm 6

CHƯƠNG3: KIẾN TRÚC MẠNG NGN DỰA TRÊN IMS
Tiêu chuẩn IMS (IP Multimedia Subsystem) định nghĩa một kiến trúc chung để
cung cấp thoại qua giao thức Internet (VoIP) và các dịch vụ đa phương tiện. Nó là một
tiêu chuẩn quốc tế, lần đầu tiên xác định bởi 3GPP/3GPP2 (Third Generation Partnership
Project) và hiện nay đang được chấp nhận bởi các tổ chức tiêu chuẩn khác bao gồm cả
ETSI và TISPAN. Tiêu chuẩn này hỗ trợ nhiều loại truy cập bao gồm GSM, WCDMA,
CDMA2000, truy cập hữu tuyến băng thông rộng và WLAN.
Đối với người dùng, dịch vụ dựa trên IMS cho phép liên lạc người với người và
người với nội dung thông tin theo một loạt các phương thức - bao gồm cả giọng nói, văn
bản, hình ảnh và video, hoặc sự kết hợp của các phương thức trên một cách cá nhân hóa
cao và kiểm soát tốt.
Đối với các nhà khai thác, IMS tiến thêm một bước nữa về khái niệm kiến trúc
nhiều lớp bằng cách định nghĩa một kiến trúc nằm ngang, nơi mà dịch vụ được triển khai
và các chức năng phổ biến có thể được tái sử dụng cho nhiều ứng dụng. Kiến trúc nằm
ngang trong IMS còn xác định khả năng tương tác và chuyển vùng, và cung cấp điều

khiển truyền tải, tính cước và bảo mật. Hơn thế nữa, nó cũng được tích hợp với các mạng
thoại và dữ liệu hiện tại, trong khi áp dụng nhiều thành tựu quan trọng của ngành CNTT.
Điều này làm cho IMS trở thành một khả năng then chốt cho sự hội tụ di động cố định.
Với những lý do trên, IMS sẽ trở thành giải pháp ưu tiên cho các nhà khai thác cố
định và di động kinh doanh đa phương tiện.
3.1.

Các thành phần chức năng trong IMS.
Cấu trúc chức năng của IMS được mô tả trong hình sau:

18 | P a g e


Thông tin mạng viễn thông thế hệ mới

Nhóm 6

Hình 3.1: Kiến trúc chức năng IMS của TISPAN
−

Các phần tử cơ sở dữ liệu

HSS (Home Subscriber Server) Máy chủ cở sở dữ liệu thuê bao
SLF (Subscription Locator Function) Chức năng định vị và mô tả thuê bao
−

Các phần tử điều khiển IMS
o CSCF (Call Session Control Function) thiết lập, giám sát, hỗ trợ và giải
o
o

o

-

mạng cho tất cả các kết nối IMS
Các phần tử điều khiển kết nối liên mạng (Interworking)
o MGCF (Media Gateway Control Function) Chức năng điều khiển phân
o

-

-

phóng các phiên cuộc gọi và quản lý tương tác của thuê bao.
S-CSCF (Serving CSCF) nhận thực thuê bao và điều khiển kết nối
P-CSCF (Proxy CSCF) là điểm đầu tiên tương tác với UE trong cùng IMS
I-CSCF (Interrogating CSCF) là điểm tương tác với các nhà điều hành

phối tài nguyên của media gateway
BGCF (Breakout Gateway Control Function) Điều khiển kết nối với mạng

PSTN
o SGW (Signaling Gateway) Cổng giao tiếp báo hiệu
Các phần tử dịch vụ IMS
o AS (Application Server) Máy chủ ứng dụng
o External Service and Service Máy chủ dịch vụ của các nhà cung cấp thứ 3
Các phần tử tài nguyên
o Media Resources Function (MRF) Chức năng tài nguyên media

19 | P a g e

Thông tin mạng viễn thông thế hệ mới

Nhóm 6

Media Interworking Elements Các phần tử cộng tác kết nối media
MGW (Media Gateway) Công kết nối media
Các giao thức báo hiệu sử dụng trong IMS.
o
o

3.2.

Trong kiến trúc IMS các giao diện chuẩn được định nghĩa và ở mỗi giao diện sẽ sử
dụng các giao thức báo hiệu tương ứng như bảng dưới đây:
Bảng 1: Các giao thức sử dụng trong IMS.
GIAO DIỆN

PHẦN TỬ

MÔ TẢ

Gm

UE, P-CSCF

Sử dụng để thay đổi các bản tin SIP
giữa UE và CSCF

Mw

P-CSCF,
S-CFCS

I-CSCF, Sử dụng để thay đổi các bản tin SIP
giữa các CSCF

ISC

S-CSCF,
AS

I-CSCF, Sử dụng để thay đổi bản tin giữa SIP
CSCF và AS.

Cx

I-CSCF,
HSS

S-CSCF, Sử dụng để truyền thông giữa I- DIAMETER
CSCF, S-CSCF và HSS

Dx

I-CSCF,
SLF

S-CSCF, Sử dụng I-CSCF/S-CSCF để tìm DIAMETER

một HSS đúng trong một môi
trường đa HSS

Sh

SIP AS, OSA SCS, Sử dụng để trao đổi thông tin DIAMETER
HSS
giữa SIP AS/OSA SCS và HSS

Dh

SIP AS, OSA, SCF, Sử dụng AS để tìm một HSS DIAMETER
IM-SFF, HSS
chính xác trong môi trường đa
HSS

Mg

MGCF->I-CSCF

MGCF chuyển đổi báo hiệu SIP
ISUP thành báo hiệu SIP và
chuyển tiếp báo hiệu SIP tới ICSCF

Mi

S-CSCF -> BGCF

Sử dụng để trao đổi thông tin SIP
giữa CSCF và BGCF

Mj

BGCF ->MGCF

Sử dụng để trao đổi thông tin SIP
giữa BGCF và MGCF trong
cùng IMS

Mk

BGCF -> BGCF

Sử dụng để trao đổi các bản tin SIP
giữa các BGCF giữa các IMS
khác nhau

20 | P a g e

GIAO THỨC


Thông tin mạng viễn thông thế hệ mới

Nhóm 6

Mr

S-CSCF, MRFC

Sử dụng để trao đổi các bản tin SIP
giữa S-CSCF và MRFC

Mp

MRFC, MRFP

Sử dụng để trao đổi thông tin H.248
giữa MRFC và MRFP

Mn

MGCF, IM-MGW

Cho phép điều khiển các nguyên H.248
mặt phẳng người dung.

Gq

P-CSCF, PDF

Sử dụng để trao đổi thông tin DIAMETER
liên quan tới việc giải quyết
chính sách giữa P-CSCF và PDF

3.3.

Tính tất yếu của việc chuyển sang kiến trúc mạng IMS/NGN.

Một số dịch vụ trước kia chỉ được cung cấp thông qua một nhà khai thác mạng,

giờ đã có thể được cung cấp thông qua nhà khai thác mạng sử dụng công nghệ khác. Đó
là xu hướng đang phát triển mạng. Các công nghệ mới cho phép nhà cung cấp mới thâm
nhập vào lĩnh vực kinh doanh dịch vụ thoại tạo nên sự cạnh tranh lớn trên thị trường. Các
nhà cung cấp ISP có thể cung cấp dịch vụ điện thoại IP giá rẻ, ngoài ra còn có các dịch
vụ băng rộng khác như thoại truyền hình, xem phim theo yêu cầu. Đây là xu hướng của
hội tụ giữa các loại hình mạng khác nhau. NGN theo kiến trúc IMS hội tụ cả ba mạng
thành phần (thoại, không dây và số liệu) vào một kết cấu thống nhất để hình thành nên hạ
tầng thông tin duy nhất, dựa trên công nghệ chuyển mạch gói nên nó cho phép triển khai
các dịch vụ một cách nhanh chóng và đa dạng, đáp ứng sự hội tụ giữa thông tin thoại,
truyền dữ liệu và Internet, giữa cố định và di động.

21 | P a g e


Thông tin mạng viễn thông thế hệ mới

Nhóm 6

KẾT LUẬN
Môi trường truyền thông đa dịch vụ là mong muốn của các nhà cung cấp dịch vụ
nhằm cung cấp cho khách hàng các dịch vụ phong phú và tiên tiến nhất. Các tổ chức
chuẩn hóa và các nhà nghiên cứu đang tập trung nghiên cứu về các vấn đề này. Hiện nay,
sự hội tụ giữa chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói cũng như sự hội tụ cố định với di
động là tiền đề thúc đẩy cho sự phát triển nhanh chóng của các công nghệ/giải pháp có
tính tích hợp cao và điển hình ở đây là giải pháp điều khiển IMS và nền tảng phân phát
nội dung SDP có khả năng hỗ trợ điều khiển chung cho mọi loại hình dịch vụ cũng như
liên kết nhà cung cấp nội dung tạo nên sự đa dạng phong phú trong các dịch vụ gia tăng
trên nền mạng viễn thông mới. Các công nghệ nền tảng tạo nên mạng IP cũng đang được
hoàn thiện để tạo nên môi trường băng rộng truy nhập quang đến khách hàng. Các nhà
khai thác viễn thông lớn ở Việt nam như VNPT, Vietel..đang từng bước triển khai các

công nghệ này vào mạng của mình.
Nhờ có kiến trúc tách biệt giữa các lớp ứng dụng, điều khiển, truyền tải, truy nhập
và quản lý mà mô hình IMS đã mang lại nhiều ưu điểm vượt trội so với các mô hình cung
cấp dịch vụ multi media trước đây. MS cung cấp khả năng nhanh chóng xác định và thực
hiện các dịch vụ tương tác một cách trong suốt, không phụ thuộc vào công nghệ truy cập
và vị trí của người dùng cuối. Thuê bao có thể sử dụng các dịch vụ trên nhiều loại thiết bị
đầu cuối với các định dạng chuẩn hóa phổ biến. Công nghệ truy cập không còn quyết
định các dịch vụ cung cấp cho người dùng cuối, và do đó, mở rộng phạm vi các dịch vụ
mới. IMS không những mang lại nhiều lợi ích cho các nhà khai thác (operator) mà còn
mang lại nhiều tiện ích và các dịch vụ mới cho người sử dụng cuối. Do đó IMS đã được
ứng dụng ngày càng rộng rãi trên thế giới.

22 | P a g e


Thông tin mạng viễn thông thế hệ mới

Nhóm 6

TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. AnIMS-basedVODServiceSupportingSessionContinuation– JonatanJohansson
[2]. The3GIPmultimediasubsystem(IMS)–MergingtheInternetandtheCellular
Worlds,secondedition,GonzaloCamarilloandMiguelA.Garcia–Martin,2006
[3]. IPMultimediaSubsystem(IMS)Handbook,editedbySyedA.AhsonMohammad
Ilyas,2009.
[4].TheIMS,IPMultimediaConceptsand Services,secondedition, Miikka Poiksellka,
GeorgMayer,HishamKhartabil,andAkiNiemi,2006.
[5]. IMSinNextGenerationNetworks,ThomasT.Towle,2005.
[6]. ArchitectureandServiceEnablersforQuadplay,ThomasMagedanz,2008.
[7].

GiảiphápcủaAlcatellucent,HuwievềIMS.

23 | P a g e