Nghiên cứu và phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV trên mạng 3g
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.05 MB, 123 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------------------------PHẠM THÀNH BIÊN
ĐỀ TÀI LUẬN VĂN
NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN KHỐI BÁO HIỆU IMS
CHO DỊCH VỤ IPTV TRÊN MẠNG 3G
Chuyên ngành : Kỹ thuật Điện tử
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :
TS. NGUYỄN TÀI HƯNG
Hà Nội - Năm 2010
Nghiên cứu và Phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV trên mạng 3G
MỤC LỤC
MỤC LỤC..................................................................................................................1
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT.................................................4
DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ............................................................................8
LỜI CAM ĐOAN ......................................................................................................1
MỞ ĐẦU ..................................................................................................................11
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG KIẾN TRÚC MẠNG DI ĐỘNG 3G,
PHÂN HỆ IMS VÀ DỊCH VỤ IPTV ....................................................................13
1.1. Kiến trúc mạng thông tin di động 3G - UMTS.........................................13
1.1.1. Thiết bị di động - UE. ..............................................................................14
1.1.2. Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS................................................15
1.1.3. Mạng Lõi .................................................................................................15
1.2. Phân hệ IMS trong kiến trúc mạng 3G. .....................................................17
1.2.1. Tổng quan IMS. .......................................................................................17
1.2.2. Chức năng các phần tử trong IMS ...........................................................20
1.2.3. Các giao diện trong IMS..........................................................................26
1.2.4. IMS của một số tổ chức tiêu chuẩn khác.................................................27
1.3. Dịch vụ IPTV. ...............................................................................................29
1.3.1. Giới thiệu dịch vụ IPTV ..........................................................................29
1.3.2. Tổng quan về công nghệ IPTV................................................................30
1.3.3. Công nghệ IPTV trên IMS-NGN.............................................................32
CHƯƠNG 2: PHÂN HỆ IMS VÀ NỀN TẢNG PHÁT TRIỂN DỊCH VỤ MỚI
TRONG MẠNG VIỄN THÔNG ...........................................................................35
2.1. Thủ tục đăng kí mức ứng dụng ...................................................................35
2.1.1. Luồng thông tin đăng kí với người dùng chưa đăng kí ...........................35
2.1.2. Luồng thông tin đăng kí lại cho người dùng đã đăng kí..........................37
2.2. Thủ tục xóa đăng kí mức ứng dụng ............................................................39
2.2.1. Xóa đăng kí khởi tạo di động ..................................................................39
2.2.2. Xóa đăng kí khởi tạo mạng......................................................................41
Phạm Thành Biên
-1-
Nghiên cứu và Phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV trên mạng 3G
2.3. Các thủ tục liên quan đến phiên đa phương tiện IP..................................46
3.3.1. Kĩ thuật thiết lập mạng mang ..................................................................46
2.3.2. Phân phối thông tin và sự kiện ................................................................48
2.4. Tổng quan về các thủ tục luồng phiên........................................................49
2.5. Thủ tục từ S-CSCF/ MGCF tới S-CSCF/ MGCF. ....................................52
2.5.1. (S-S#1) Các nhà khai thác mạng khác nhau thực hiện khởi tạo và kết
thúc.....................................................................................................................52
2.5.2. (S-S#2) Một nhà khai thác mạng thực hiện khởi tạo và kết cuối ............56
2.5.3. (S-S#3) Khởi tạo phiên với đầu cuối PSTN trong cùng mạng với S-CSCF
...........................................................................................................................59
2.5.4. (S-S#4) Khởi tạo phiên với đầu cuối PSTN ở mạng khác với S-CSCF ..61
2.6. Thủ tục khởi tạo............................................................................................63
2.6.1. (MO#1) Khởi tạo di động, chuyển mạng.................................................64
2.6.2. (MO#2) Khởi tạo di động, mạng nhà ......................................................68
2.7. Thủ tục kết cuối ............................................................................................70
2.7.1. (MT#1) Kết cuối di động, chuyển mạng .................................................71
2.7.2. (MT#2) Kết cuối di động, mạng nhà .......................................................75
2.7.3. (MT#3) Kết cuối di động, chuyển mạng miền chuyển mạch kênh .........78
2.8. Thủ tục liên quan đến truy vấn thông tin định tuyến ...............................79
2.8.1. Nhận dạng người dùng tới giải đáp HSS .................................................79
2.8.2. Đăng kí trên SLF .....................................................................................80
2.8.3. Mời UE trên SLF .....................................................................................81
2.9. Thủ tục giải phóng phiên .............................................................................81
2.9.1. Đầu cuối di động khởi tạo giải phóng phiên............................................82
2.9.2. Mạng khởi tạo giải phóng phiên..............................................................84
2.10. Thủ tục cho phép các dịch vụ đa phương tiện tiên tiến ..........................89
2.10.1. Các thủ tục chiếm và giữ phiên .............................................................89
2.10.2. Các thủ tục để mã hóa và thương lượng các đặc điểm truyền thông.....91
2.10.3. Thủ tục nhận dạng chủ gọi ..................................................................103
2.10.4. Các thủ tục chuyển hướng phiên .........................................................106
Phạm Thành Biên
-2-
Nghiên cứu và Phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV trên mạng 3G
2.11. Các thủ tục phiên kết cuối di động với thuê bao chưa biết ..................114
2.11.1. Xác định thuê bao chưa biết trong HSS ..............................................114
2.11.2. Xác định thuê bao chưa biết trong SLF ...............................................115
CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT ỨNG DỤNG KIẾN TRÚC MẠNG IPTV TRÊN NỀN
IMS .........................................................................................................................116
3.1. Giải pháp phát triển ứng dụng IPTV trên IMS-NGN của ETSI TISPAN
.............................................................................................................................116
3.2. Các thành phần chức năng ........................................................................117
3.2.1. Chức năng điều khiển dịch vụ đa phương tiện (MSCF)........................117
3.2.2. Chức năng điều khiển phương tiện IPTV (IMCF) ................................117
3.2.3. Chức năng phân phối phương tiện IPTV (IMDF) .................................118
3.2.4. Chức năng lựa chọn và phát hiện dịch vụ..............................................119
3.2.5. UPSF......................................................................................................119
3.3. Các giao diện ...............................................................................................119
3.3.1. Điểm tham chiếu Xa ..............................................................................120
3.3.2. Điểm tham chiếu Xc ..............................................................................120
3.3.3. Điểm tham chiếu Xd..............................................................................120
3.3.4. Điểm tham chiếu y2...............................................................................120
3.3.5. Điểm tham chiếu Xp..............................................................................120
KẾT LUẬN ............................................................................................................121
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................122
Phạm Thành Biên
-3-
Nghiên cứu và Phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV trên mạng 3G
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT
KÝ HIỆU:
Ký hiệu
Ý nghĩa
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:
viết tắt
AMR
Tiếng Anh
Tiếng Việt
Adaptive multi rate
Phạm Thành Biên
Thích ứng đa tốc độ
-4-
Nghiên cứu và Phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV trên mạng 3G
viết tắt
Tiếng Anh
Tiếng Việt
API
Application program interface
Giao diện lập trình ứng dụng
AS
Application Server
Server ứng dụng
Base call state model
Mô hình trạng thái cuộc gọi gốc
Border gateway
Cổng biên
Breakout gateway controll funtion
Chức năng điều khiển cổng ngăn
cản
Bearer service
Dịch vụ mang
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
Dynamic Host Configuration
Protocol
Giao thức cấu hình host động
Domain Name System
Hệ thống tên miền
Gateway GPRS Support Node
Node hỗ trợ GPRS cổng
Home subscriber server
Server thuê bao nhà
Interrogating – CSCF
CSCF – truy vấn
Internet Engineering Task Force
Nhóm đặc trách kĩ thuật internet
IP multimedia
Đa phương tiện IP
BCSM
BG
BGCF
BS
CAMEL
DHCP
DNS
GGSN
HSS
I-CSCF
IETF
IM
Phạm Thành Biên
-5-
Nghiên cứu và Phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV trên mạng 3G
viết tắt
Tiếng Anh
Tiếng Việt
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
Internet Protocol
Giao thức internet
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
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
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
IMCNSS
IP
IP-CAN
MGCF
P-CSCF
Phạm Thành Biên
-6-
Nghiên cứu và Phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV trên mạng 3G
viết tắt
Tiếng Anh
Tiếng Việt
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 Subscriber Identity Module
Modul nhận dạng thuê baoUMTS
RAB
Radio access bearer
Mang truy nhập vô tuyến
SCS
Service capability server
Server có thể phục vụ
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
User Equipment
Thiết bị người dùng
Universal mobile
telecommunication system
Hệ thống thông tin di động toàn
cầu
S-CSCF
UE
UMTS
Phạm Thành Biên
-7-
Nghiên cứu và Phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV trên mạng 3G
DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ
Hình 1. 1: Kiến trúc mạng thông tin di động 3G. .....................................................13
Hình 1. 2: Cấu trúc của UE .......................................................................................14
Hình 1. 3: Kiến trúc của mạng thông tin di động 3G................................................16
Hình 1. 4: Sơ đồ kiến trúc IMS của 3GPP ................................................................20
Hình 1. 5: Kiến trúc các CSCF..................................................................................20
Hình 1. 6: Kiến trúc MRF .........................................................................................24
Hình 1. 7: Mô hình IMS của ETSI............................................................................27
Hình 1. 8: Mô hình IMS của ITU-T..........................................................................28
Hình 1. 9: Mô hình kiến trúc hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV................................30
Hình 1. 10: Các bước phát triển chính của IPTV......................................................32
Hình 2. 1: Đăng kí với người dùng chưa đăng kí…………………………………..35
Hình 2. 2: Đăng kí lại với người dùng đã được đăng kí ...........................................38
Hình 2. 3: Xóa đăng kí với người dùng đã được đăng kí.........................................40
Hình 2. 4: Xóa đăng kí khởi tạo mạng – hết thời gian đăng kí.................................42
Hình 2. 5: Xóa đăng kí ứng dụng khởi tạo mạng bởi HSS – quản lí ........................44
Hình 2. 6: Xóa đăng kí ứng dụng khởi tạo mạng-mặt bằng dịch vụ........................45
Hình 2. 7: Thiết lập mạng mang tùy chọn thông báo trước ......................................47
Hình 2. 8: Cung cấp các sự kiện dịch vụ liên quan đến các điểm đầu cuối..............49
Hình 2. 9: Tổng quan về các phần của luồng phiên..................................................50
Hình 2. 10: Thủ tục phục vụ tới phục vụ-các nhà khai thác khác nhau (phần 1). ....53
Hình 2. 11: Thủ tục phục vụ tới phục vụ-các nhà vận hành mạng khác nhau (phần 2)
...................................................................................................................................54
Hình 2. 12: Thủ tục từ Serving tới Serving – Cùng nhà khai thác............................57
Hình 2. 13: Thủ tục từ Serving tới PSTN – Cùng nhà khai thác mạng ....................60
Hình 2. 14: Thủ tục từ Serving tới PSTN – Khác nhà khai thác...............................62
Hình 2. 15: Thủ tục khởi tạo di động – chuyển mạng...............................................65
Hình 2. 16: Thủ tục khởi tạo di động-mạng nhà .......................................................68
Hình 2. 17: Thủ tục kết cuối di động – chuyển mạng (Phần 1) ................................72
Hình 2. 18: Thủ tục kết cuối di động – chuyển mạng (phần 2) ................................73
Hình 2. 19: Thủ tục kết cuối di động – mạng nhà.....................................................76
Phạm Thành Biên
-8-
Nghiên cứu và Phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV trên mạng 3G
Hình 2. 20: Thủ tục kết cuối di động tại một thuê bao không đăng kí dịch vụ IMS
nhưng đăng kí dịch vụ chuyển mạch kênh................................................................78
Hình 2. 21: Đăng kí trên SLF (trường hợp 1) ...........................................................80
Hình 2. 22: Đăng kí trên SLF(trường hợp 2) ............................................................80
Hình 2. 23: Mời UE trên SLF ...................................................................................81
Hình 2. 24: Di động khởi tạo giải phóng phiên.........................................................82
Hình 2. 25: Mạng khởi tạo giải phóng phiên – P-CSCF khởi tạo giải phóng PDP
Context ......................................................................................................................85
Hình 2. 26: P-CSCF thiết lập giải phóng phiên sau khi mất thông tin vô tuyến ......87
Hình 2. 27: Mạng thiết lập giải phóng phiên ; S-CSCF giải phóng..........................88
Hình 2. 28: Chiếm và giữ phiên từ di động tới di động ............................................90
Hình 2. 29: Thương lượng mã hóa trong quá trình thiết lập phiên ...........................93
Hình 2. 30: Mã hóa hoặc thay đổi luồng phương tiện –Cùng tài nguyên .................95
Hình 2. 31: Thay đổi phương tiện hoặc bộ mã hóa – tài nguyên mới ......................97
Hình 2. 32: Phiên đa phương tiện – bổ sung thêm các phương tiện khác...............100
Hình 2. 33: Nhận thực nhận dạng chủ gọi. .............................................................103
Hình 2. 34: Ngăn chặn nhận dạng chủ gọi..............................................................105
Hình 2. 35: Chuyển hướng phiên được khởi tạo bởi S-CSCF tới IMS...................106
Hình 2. 36: Chuyển hướng phiên được khởi tạo bởi S-CSCF tới tất cả các điểm đầu
cuối ..........................................................................................................................108
Hình 2. 37: Chuyển hướng phiên được khởi tạo bởi P-CSCF. ...............................109
Hình 2. 38: Chuyển hướng phiên được thiết lập bởi UE. .......................................111
Hình 2. 39: Chuyển hướng phiên sau khi đã thiết lập mạng mang.........................113
Hình 2. 40: HSS xác định thuê bao chưa biết .........................................................115
Hình 2. 41: SLF xác định thuê bao chưa biết..........................................................115
Hình 3. 1: Kiến trúc IPTV trên nền IMS-NGN của TISPAN….…………………116
Phạm Thành Biên
-9-
Nghiên cứu và Phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV trên mạng 3G
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan Luận văn Thạc sỹ khoa học
này là chính tôi nghiên cứu và thực hiện. Các thông tin,
số liệu được sử dụng trong luận văn là hoàn toàn trung
thực, chính xác và có nguồn gốc rõ ràng.
Hà Nội, ngày 18 tháng 10 năm 2010
Tác giả
Phạm Thành Biên
Phạm Thành Biên
-10-
Nghiên cứu và Phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV trên mạng 3G
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 nay, 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 đã có một bước tiến dài nhờ có sự bùng nổ của công
nghệ 3G và các công nghệ mới. 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.
Trong bối cảnh như vậy việc triển khai “Khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV
trên mạng 3G” là rất cần thiết. Nội dung của luận văn này giải quyết một số vấn đề
cụ thể về phân hệ đa phương tiện IP (IMS) trong mạng lõi 3G (NGN). Nội dung của
luận văn 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 cụ thể là dịch vụ IPTV.
Để thực hiện nội dung đó, luận văn được chia thành 3 phần như sau:
Chương 1: Giới thiệu tổng quan kiến trúc mạng 3G, hạ tầng mạng để cung cấp
dịch vụ đa phương tiện IPTV và cấu trúc phân hệ IMS của 3GPP trong kiến trúc
mạng. Nội dung chính của phần này là giới thiệu phân hệ IMS của 3GPP trong kiến
trúc NGN, vai trò chức năng các phần tử của nó. Ngoài ra phần này 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 2: Nghiên cứu 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 mạng
để cung cấp dịch vụ đa phương tiện và hội tụ mạng.
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
Phạm Thành Biên
-11-
Nghiên cứu và Phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV trên mạng 3G
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….
Đây là nội dung chính mà đề tài cần thực hiện khi nghiên cứu phân hệ IMS.
Chương 3: Đề xuất một mô hình ứng dụng cụ thể cho triển khai dịch vụ IPTV
dựa trên nền tảng công nghệ IMS trong kiến trúc mạng. Phân tích chức năng của
các thành phần trong mô hình, phân tích 5 giao diện chuyên dụng cho IPTV trên
IMS-NGN.
Sau ba phần này là những đánh giá, tổng kết cuối cùng của tác giả sau khi thực
hiện luận văn.
Do có sự hạn chế về thời gian, thực tiễn, nội dung kiến thức của luận văn còn rất
mới và năng lực bản thân tác giả còn hạn chế nên nội dung của luận văn này chắc
chắn không tránh khỏi những thiếu sót. Tôi rất mong nhận được sự góp ý của các
thầy cô giáo và đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện và được áp dụng vào thực
tế mang lại hiệu quả cao.
Tôi xin chân thành cảm ơn TS.Nguyễn Tài Hưng và các thầy cô giáo trong
Khoa Điện tử - Viễn thông - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã hướng dẫn tôi
trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn tại trường.
Tôi xin chân thành cảm ơn !
Hà Nội, Ngày 18 tháng 10 năm 2010
Tác giả
Phạm Thành Biên
Phạm Thành Biên
-12-
Nghiên cứu và Phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV trên mạng 3G
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG KIẾN TRÚC MẠNG DI ĐỘNG 3G,
PHÂN HỆ IMS VÀ DỊCH VỤ IPTV
1.1. Kiến trúc mạng thông tin di động 3G - UMTS.
3G UMTS (Universal Mobile Telecommunications System: Hệ thống thông
tin di động toàn cầu) có thể sử dụng hai kiểu RAN. Kiểu thứ nhất sử dụng công
nghệ đa truy nhập WCDMA (Wide Band Code Devision Multiple Acces: đa truy
nhập phân chia theo mã băng rộng) được gọi là UTRAN (UMTS Terrestrial Radio
Network: mạng truy nhập vô tuyến mặt đất của UMTS). Kiểu thứ hai sử dụng công
nghệ đa truy nhập TDMA được gọi là GERAN (GSM EDGE Radio Access
Network: mạng truy nhập vô tuyến dưa trên công nghệ EDGE của GSM). Trong
luận văn này tôi chỉ xét đề cập đến công nghệ duy nhất trong đó UMTS đựơc gọi là
3G WCDMA UMTS.
Một mạng UMTS bao gồm ba phần:
-
Thiết bị di động (UE: User Equipment).
-
Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS (UTRAN: UMTS Terrestrial
Radio Network).
-
Mạng lõi (CN: Core Network).
Hình 1. 1: Kiến trúc mạng thông tin di động 3G.
Phạm Thành Biên
-13-
Nghiên cứu và Phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV trên mạng 3G
1.1.1. Thiết bị di động - UE.
UE bao gồm ba thiết bị: thiết bị đầu cuối (TE), thiết bị di động (ME) và
module nhận dạng thuê bao UMTS (USIM).
Có thể nói đây là phần hệ thống có nhiều thiết bị nhất và sự phát triển của nó
sẽ ảnh hưởng lớn lên các ứng dụng và các dịch vụ khả dụng. Giá thành giảm nhanh
chóng sẽ tạo điều kiện cho người sử dụng mua thiết bị của UMTS. Điều này đạt
được nhờ tiêu chuẩn hóa giao diện vô tuyến và cài đặt mọi trí tuệ tại các card thông
minh.
Hình 1. 2: Cấu trúc của UE
1.1.1.1. Các đầu cuối (TE).
TE không chỉ đơn thuần dành cho thoại mà còn cung cấp các dịch vụ dữ liệu
nên máy đầu cuối trở thành tổ hợp của máy thoại di động, modem và máy tính bỏ
túi.
Đầu cuối hỗ trợ hai giao diện:
-
Giao diện Uu định nghĩa liên kết vô tuyến (giao diện WCDMA). Nó đảm
nhiệm toàn bộ kết nối vật lý với mạng UMTS.
-
Giao diện thứ hai là giao diện Cu giữa UMTS IC card (UICC) và đầu
cuối. Giao diện này tuân theo tiêu chuẩn cho các card thông minh (có bộ
vi xử lý và bộ nhớ để lưu trữ). Ứng dụng USIM chạy trên UICC.
1.1.1.2. USIM
Trong hệ thống GSM, SIM card lưu giữ thông tin cá nhân (đăng ký thuê bao)
cài cứng trên card. Modul nhận dạng thuê bao UMTS được cài như một ứng dụng
trên UICC. Điều này cho phép lưu nhiều ứng dụng hơn và nhiều chữ ký (khóa) điện
tử hơn cùng với USIM cho các mục đích khác (các mã truy nhập giao dịch ngân
hàng an ninh). Ngoài ra có thể có nhiều USIM trên cùng một UICC để hỗ trợ truy
nhập đến nhiều mạng. USIM chứa các hàm và số liệu cần để nhận dạng và nhận
thực thuê bao trong mạng UMTS. Nó có thể lưu cả bản sao hồ sơ của thuê bao.
Người sử dụng phải tự mình nhận thực đối với USIM bằng cách nhập mã PIN. Điều
Phạm Thành Biên
-14-
Nghiên cứu và Phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV trên mạng 3G
này đảm bảo rằng chỉ người sử dụng đích thực mới được truy nhập mạng UMTS.
Mạng sẽ chỉ cung cấp các dịch vụ cho người nào sử dụng đầu cuối dựa trên nhận
dạng USIM được đăng ký.
1.1.2. Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS.
UTRAN là liên kết giữa người sử dụng và mạng lõi. Nó gồm các phần tử
đảm bảo các cuộc truyền thông UMTS trên vô tuyến và điều khiển chúng.
UTRAN được định nghĩa giữa hai giao diện.
-
Giao diện Iu giữa UTRAN và mạng lõi (CN), gồm hai phần: Iu_PS cho
miền chuyển mạch gói và Iu_CS cho miền chuyển mạch kênh.
-
Giao diện Uu giữa UTRAN và thiết bị người sử dụng.
1.1.2.1. NodeB
Trong UMTS trạm gốc được gọi là node B. Nhiệm vụ của node B:
-
Là thực hiện kết nối vô tuyến vật lý giữa đầu cuối với nó.
-
Node B nhận tín hiệu trên giao diện Iub từ RNC và chuyển nó vào tín
hiệu vô tuyến trên giao diện Uu.
-
Node B cũng thực hiện một số thao tác quản lý tài nguyên vô tuyến cơ sở
như điều khiển công suất. Tính năng này để phòng ngừa vấn đề gần xa;
nghĩa là nếu tất cả các đầu cuối đều phát cùng một công suất, thì các đầu
cuối gần node B nhất sẽ che lấp tín hiệu từ các đầu cuối ở xa. NodeB
kiểm tra công suất thu từ các đầu cuối khác nhau và thông báo cho chúng
giảm công suất hoặc tăng công suất sao cho node B luôn thu được công
suất như nhau từ tất cả các đầu cuối.
1.1.2.2. RNC
RNC chịu trách nhiệm cho một hay nhiều trạm gốc và điều khiển các tài
nguyên của chúng. Đây cũng chính là điểm truy nhập dịch vụ mà UTRAN cung cấp
cho CN. Nó được nối đến CN bằng hai kết nối:
-
Một cho miền chuyển mạch gói (đến GPRS qua SGSN và GGSN)
-
Một đến miền chuyển mạch kênh (MGW).
Một nhiệm vụ quan trọng nữa của RNC là bảo vệ sự bí mật và toàn vẹn. Sau
thủ tục nhận thực và thỏa thuận khóa, các khoá bảo mật và toàn vẹn được đặt vào
RNC.
1.1.3. Mạng Lõi
Bao gồm các MSC server và cổng các phương tiện MGW. MSC chứa tất cả
các phần mềm điều khiển cuộc gọi, quản lý di động có ở một MSC tiêu chuẩn. Tuy
Phạm Thành Biên
-15-
Nghiên cứu và Phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV trên mạng 3G
nhiên nó không chứa ma trận chuyển mạch. Ma trận chuyển mạch nằm trong MGW
được MSC Server điều khiển và có thể đặt xa MSC Server.
Hình 1. 3: Kiến trúc của mạng thông tin di động 3G.
Báo hiệu điều khiển các cuộc gọi chuyển mạch kênh được thực hiện giữa
RNC và MSC Server. Đường truyền cho các cuộc gọi chuyển mạch kênh đựơc thực
hiện giữa RNC và MGW. Thông thường MGW nhận các cuộc gọi từ RNC và định
tuyến các cuộc gọi này đến nơi nhận trên các đường trục gói. Trong nhiều trường
hợp đường trục gói sử dụng Giao thức truyền tải thời gian thực (RTP: Real Time
Transport Protocol) trên Giao thức Internet (IP). Từ hình 1.3 ta thấy lưu lượng số
liệu gói từ RNC đi qua SGSN và từ SGSN đến GGSN trên mạng đường trục IP. Cả
số liệu và tiếng đều có thể sử dụng truyền tải IP bên trong mạng lõi. Đây là mạng
truyền tải hoàn toàn IP.
Tại nơi mà một cuộc gọi cần chuyển đến một mạng khác, PSTN chẳng hạn,
sẽ có một cổng đa phương tiện khác (MGW) được điều khiển bởi MSC Server cổng
(GMSC server). MGW này sẽ chuyển tiếng thoại được đóng gói thành PCM tiêu
chuẩn để đưa đến PSTN. Như vậy chuyển đổi mã chỉ cần thực hiện tại điểm này. Ví
dụ: nếu tiếng ở giao diện vô tuyến được truyền tại tốc độ 12,2 kbps, thì tốc độ này
chỉ phải chuyển vào 64 kbps ở MGW giao tiếp với PSTN. Truyền tải kiểu này cho
phép tiết kiệm đáng kể độ rộng băng tần nhất là khi các MGW cách xa nhau.
Phạm Thành Biên
-16-
Nghiên cứu và Phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV trên mạng 3G
Giao thức điều khiển giữa MSC Server hoặc GMSC Server với MGW là giao
thức ITU H.248 (giao thức này được ITU và IETF cộng tác phát triển). Nó có tên là
điều khiển cổng đa phương tiện (MEGACO: Media Gateway Control). Giao thức
điều khiển cuộc gọi giữa MSC Server và GMSC Server có thể là một giao thức điều
khiển cuộc gọi bất kỳ. 3GPP đề nghị sử dụng (không bắt buộc) giao thức Điều khiển
cuộc gọi độc lập vật mang (BICC: Bearer Independent Call Control) được xây
dựng trên cơ sở khuyến nghị Q.1902 của ITU.
Trong nhiều trường hợp MSC Server hỗ trợ cả các chức năng của GMSC
Server. Ngoài ra MGW có khả năng giao diện với cả RAN và PSTN. Khi này cuộc
gọi đến hoặc từ PSTN có thể chuyển nội hạt, nhờ vậy có thể tiết kiệm đáng kể đầu
tư.
Ví dụ: xét trường hợp khi một RNC được đặt tại thành phố A và được điều
khiển bởi một MSC đặt tại thành phố B. Giả sử thuê bao thành phố A thực hiện
cuộc gọi nội hạt. Nếu không có cấu trúc phân bố, cuộc gọi cần chuyển từ thành phố
A đến thành phố B (nơi có MSC) để đấu nối với thuê bao PSTN tại chính thành phố
A. Với cấu trúc phân bố, cuộc gọi có thể được điều khiển tại MSC Server ở thành
phố B nhưng đường truyền các phương tiện thực tế có thể vẫn ở thành phố A, nhờ
vậy giảm đáng kể yêu cầu truyền dẫn và giá thành khai thác mạng.
Từ hình 1.3 ta cũng thấy rằng HLR cũng có thể được gọi là Server thuê bao
tại nhà (HSS: Home Subscriber Server). HSS và HLR có chức năng tương đương,
ngoại trừ giao diện với HSS là giao diện trên cơ sở truyền tải gói (IP chẳng hạn)
trong khi HLR sử dụng giao diện trên cơ sở báo hiệu số 7. Ngoài ra còn có các giao
diện (không có trên hình vẽ) giữa SGSN với HLR/HSS và giữa GGSN với
HLR/HSS.
Rất nhiều giao thức được sử dụng bên trong mạng lõi là các giao thức trên cơ
sở gói sử dụng hoặc IP hoặc ATM. Tuy nhiên mạng phải giao diện với các mạng
truyền thống qua việc sử dụng các cổng đa phương tiện. Ngoài ra mạng cũng phải
giao diện với các mạng SS7 tiêu chuẩn. Giao diện này được thực hiện thông qua
cổng SS7 (SS7 GW). Đây là cổng mà ở một phía nó hỗ trợ truyền tải bản tin SS7
trên đường truyền tải SS7 tiêu chuẩn, ở phía kia nó truyền tải các bản tin ứng dụng
SS7 trên mạng gói (IP chẳng hạn). Các thực thể như MSC Server, GMSC Server và
HSS liên lạc với cổng SS7 bằng cách sử dụng các giao thức truyền tải được thiết kế
đặc biệt để mang các bản tin SS7 ở mạng IP. Bộ giao thức này được gọi là Sigtran.
1.2. Phân hệ IMS trong kiến trúc mạng 3G.
1.2.1. Tổng quan IMS.
Hệ thống con đa phương tiện IP (IMS) là phần mạng được xây dựng nhằm thực
hiện nhiệm vụ hội tụ mạng và cung cấp dịch vụ đa phương tiện cho đầu cuối của
khách hàng.
Phạm Thành Biên
-17-
Nghiên cứu và Phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV trên mạng 3G
IMS là một phần của kiến trúc mạng thế hệ kế tiếp được cấu thành và phát triển
bởi tổ chức 3GPP và 3GPP2 để hỗ trợ truyền thông đa phương tiện hội tụ giữa
thoại, video, audio với dữ liệu và hội tụ truy nhập giữa 2G, 3G và 4G với mạng
không dây.
IMS được thiết kế dựa trên SIP cho phép truyền bất kì phương tiện truyền thông
nào như thoại, video hay dữ liệu qua bất kì mạng nào.
Phân hệ mạng lõi đa phương tiện IP bao gồm tất cả các thành phần mạng lõi
(CN) để cung cấp các dịch vụ đa phương tiện IP. Các thành phần này bao gồm tất
cả các thành phần liên quan đến mạng báo hiệu và mạng mang như đã xác định ở
3GPP TS 23. 002: "Network Architecture". Dịch vụ đa phương tiện IP được dựa
trên khả năng điều khiển phiên, các mạng mang đa phương tiện, các tiện ích của
miền chuyển mạch gói (PS) do IETF xác định.
Để các đầu cuối đường dây có thể truy nhập độc lập với vận hành và bảo dưỡng
qua mạng Internet, phân hệ đa phương tiện IP đã cố gắng tương thích với các chuẩn
IETF (chuẩn Internet). Trong một số trường hợp là lấy chuẩn giao thức của IETF do
đó các giao diện này tương thích hợp lý với các chuẩn Internet ví dụ như giao thức
SIP. . . .
Phân hệ mạng lõi đa phương tiện IP cho phép các nhà vận hành mạng di động
mặt đất PLMN sẵn sàng phục vụ các dịch vụ đa phương tiện cho khách hàng của họ
bằng cách xây dựng lên các ứng dụng, các dịch vụ với các giao thức Internet. Ở đây
không có mục đích là để chuẩn hóa các dịch vụ trong phạn vi của phân hệ IM CN,
mà mục đích chính là để các dịch vụ sẽ được phát triển do các nhà khai thác mạng
PLMN và hiệp hội các nhà cung cấp thứ ba khác bao gồm cả không gian Internet
đang sử dụng và phân hệ IM CN. Phân hệ IM CN có thể cho phép hội tụ để truy
nhập thoại, hình ảnh, video, bản tin, dữ liệu và web dựa trên các công nghệ cho
người dùng đầu cuối không dây, và có thể phối hợp sự phát triển về Internet với sự
phát triển của truyền thông di động.
Giải pháp cuối cùng để có thể hỗ trợ các ứng dụng đa phương tiện IP gồm có các
đầu cuối, mạng truy nhập vô tuyến UTRAN, mạng lõi GPRS tiên tiến, và các thành
phần chức năng đặc biệt của phân hệ IMS CN được mô tả trong luận văn này.
Sự khác biệt của IMS với kiến trúc mạng truyền thống là lớp ứng dụng và
chuyển mạch rất gần với mạng truy nhập, 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
Phạm Thành Biên
-18-
Nghiên cứu và Phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV trên mạng 3G
thông hướng kết nối đa phương tiện thời gian thực chạy trên mạng IP và cùng chia
sẽ một sự sắp xếp client-server chung như dịch vụ tin khẩn, cuộc gọi khẩn, hội nghị
mạng và các dịch vụ VoIP, 3G … Thêm vào đó để VoIP có thể hỗ trợ lớp các dịch
vụ mới như dich vụ đa phương tiện, dịch vụ tích hợp thì cần có một nền tảng
chuyển tiếp dịch vụ mới. Nền tảng ở đây được chọn chính là IMS (IP Multimedia
Subsystem) do 3GPP định nghĩa và phát triển. Giải pháp của họ là thoại thế hệ kế
tiếp với hệ thống dữ liệu, phần mềm và các dịch vụ chuyên nghiệp, để đáp ứng
mạng cần hoạt động cả mạng đường dây và mạng không dây.
Tuy nhiên để các thành phần này hội tụ với các lớp dịch vụ mới và đảm bảo QoS
thì mạng phải có một kiến trúc dịch vụ phù hợp và có khả năng để hỗ trợ cho:
Tách lớp đầu cuối và truyền tải khỏi lớp điều khiển phiên.
Quản lí phiên qua các dịch vụ thời gian thực
Tương thích với dịch vụ mạng thông minh tiên tiến.
Tương tác trong suốt với các mạng TDM trước đây.
Hội tụ dịch vụ mạng không dây và dịch mạng đường dây.
Pha trộn thoại với các dịch vụ thời gian thực.
Thống nhất kĩ thuật để chia sẻ thông tin thộc tính người dùng qua dịch vụ
Thống nhất kĩ thuật để nhận thực và quảng bá người dùng đầu cuối.
Mở ra giao diện chuẩn và giao diện lập trình ứng dụng.
3GPP, ETSI và diễn đàn Parlay định nghĩa kiến trúc dịch vụ IMS để hỗ trợ các
yêu cầu đã nói đến trước đây qua phiên bản sau:
Phạm Thành Biên
-19-
Nghiên cứu và Phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV trên mạng 3G
Mạng đa phương tiện IP
Mạng báo hiệu
PSTN
Mb
Mb
di động kế thừa
PST
BGCF
PSTN
CSC
Mk
Mm
Mk
C, D,
Gc, Gr
Mw
Mj
IMS-
MGCF
Mn
MRFP
Mp
Mb
Mi
MRFC
Cx
HSS
CSCF
Mg
Mr
M
Mb
BGC
P-CSCF
Gm
Gq
Mb
SLF
Dx
Mw
UE
Phân hệ IMS
Hình 1. 4: Sơ đồ kiến trúc IMS của 3GPP
1.2.2. 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 1. 5: Kiến trúc các CSCF
1.2.2.1. 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
Phạm Thành Biên
-20-
Nghiên cứu và Phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV trên mạng 3G
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 SCSCF) 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
1.2.2.2 I-CSCF (Interrogating-CSCF )
I-CSCF là điểm giao tiếp trong phạm vi mạng của nhà khai thác cho tất cả các
kết nối tới thuê bao của nhà khai thác mạng, hoặc một thuê bao chuyển mạng hiện
tại nằm trong phạm vi vùng phục vụ của nhà khai thác mạng. Trong một mạng có
thể có nhiều I-CSCF.
I-CSCF thực hiện các chức năng sau:
Đăng kí.
- Phân bổ một S-CSCF cho một người dùng thực hiện đăng kí SIP.
Các luồng liên quan đến phiên và không liên quan đến phiên
- Định tuyến yêu cầu SIP nhận được từ mạng khác tới S-CSCF.
- Nhận địa chỉ của S-CSCF từ HSS.
- Gửi yêu cầu hoặc đáp ứng SIP tới S-CSCF đã xác định trong bước trên.
Sử dụng tài nguyên và thanh toán.
- Phát ra các CDRs
Cổng liên mạng ẩn cấu hình: trong việc thực hiện các chức năng trên nhà
khai thác có thể sử dụng chức năng cổng liên mạng ẩn cấu hình (THIG)
trong I-CSCF hoặc kĩ thuật khác để ẩn cấu hình và khả năng của mạng khỏi
các mạng ngoài. Khi một I-CSCF được chọn để ẩn cấu hình thì để truyền
Phạm Thành Biên
-21-
Nghiên cứu và Phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV trên mạng 3G
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.
1.2.2.3 S-CSCF (Serving-CSCF)
S-CSCF thực hiện dịch vụ điều khiển phiên cho UE. Nó bảo dưỡng trạng thái
một phiên khi cần thiết để nhà khai thác mạng hỗ trợ các dịch vụ. Trong phạm vi
mạng của nhà khai thác các S-CSCF khác nhau có thể có các chức năng khác nhau.
S-CSCF thực hiện các chức năng như sau:
Đăng kí: Có thể xử lí như một REGISTRAR, nó tiếp nhận yêu cầu đăng kí
và thiết lập thông tin khả dụng cho nó qua server vị trí (e.g HSS).
Lưu lượng liên quan đến phiên và không liên quan đến phiên
-
Điều khiển phiên cho các đầu cuối đã đăng kí. Nó sẽ từ chối truyền thông
IMS từ/ tới nhận dạng người dùng chung đã bị ngăn chặn khỏi IMS sau khi
đã hoàn thành các thủ tục đăng kí.
-
Nó có thể xử lí như một Proxy Server, nó tiếp nhận các yêu cầu và phục vụ
tại chỗ hoặc gửi chúng đi.
-
Nó có thể xử lí như một UA. Nó có thể kết thúc mà không phụ thuộc vào
phiên giao dịch SIP.
-
Tương tác với mặt bằng dịch vụ để hỗ trợ các loại dịch vụ.
-
Cung cấp cho các điểm đầu cuối bằng việc cung cấp các thông tin.
-
Thay mặt cho một điểm đầu cuối khởi tạo (e.g thuê bao khởi tạo hoặc UE)
o Nhận địa chỉ của I-CSCF từ cơ sở dữ liệu để nhà khai thác mạng
phục vụ thuê bao đích từ tên người dùng đích (e.g Số điện thoại
được quay hoặc URL SIP), khi thuê bao đích là khách từ một nhà
khai thác mạng khác gửi yêu cầu hoặc đáp ứng SIP tới I-CSCF đó.
o Khi tên của thuê bao đích (số điện thoại được quay hoặc URL SIP)
và thuê bao khởi tạo là khách của cùng một nhà khai thác mạng gửi
yêu cầu hoặc đáp ứng SIP tới một I-CSCF trong phạm vi mạng của
nhà khai thác.
o Phụ thuộc vào chính sách của nhà khai thác mà yêu cầu hoặc đáp
ứng SIP gửi tới server SIP khác đặt trong phạm vi một miền ISP bên
ngoài phân hệ IM CN.
o Gửi yêu cầu hoặc đáp ứng SIP tới BGCF để định tuyến cuộc gọi tới
miền PSTN hoặc miền chuyển mạch kênh.
-
Thay mặt điểm đầu cuối đích (thuê bao kết cuối hoặc UE)
Phạm Thành Biên
-22-
Nghiên cứu và Phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV trên mạng 3G
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
o Phát ra các CDRs
1.2.2.4. BGCF (Breakout Gateway Control Function)
Chức năng điều khiển cổng chuyển mạng (BGCF) lựa chọn mạng PSTN hoặc
mạng chuyển mạch kênh (CSN) mà lưu lượng sẽ được định tuyến sang. Nếu BGCF
xác định được rằng lưu lượng chuyển mạng đó sẽ tới mạng PSTN hay CSN nằm
trong cùng mạng với BGCF thì nó sẽ lựa chọn một MGCF để đáp ứng cho liên
mạng với PSTN hay CSN. Nếu lưu lượng chuyển sang mạng không nằm cùng với
BGCF thì BGCF sẽ gửi báo hiệu phiên này tới BGCF đang quản lí mạng đích đó.
BGCF thực hiện các chức năng như sau:
-
Nhận yêu cầu từ S-CSCF để lựa chọn một điểm chuyển lưu lượng phù hợp
sang PSTN hay CSN
-
Lựa chọn mạng đang tương tác với PSTN hay CSN. Nếu như sự tương tác ở
trong một mạng khác thì BGCF sẽ gửi báo hiệu SIP tới BGCF của mạng đó.
Nếu như sự tương tác nằm trong một mạng khác và nhà khai thác yêu cầu ẩn
cấu hình mạng đó thì BGCF gửi báo hiệu SIP thông qua một I-CSCF(THIG)
về phía BGCF của mạng đó.
-
Lựa chọn MGCF trong mạng đang tương tác với PSTN hoặc CSN và gửi báo
hiệu SIP tới MGCF đó. Điều này không thể sử dụng khi tương tác nằm trong
một mạng khác.
-
Đưa ra các CDRs
BGCF có thể sử dụng thông tin nhận được từ các giao thức khác hoặc sử dụng
thông tin quản lí khi lựa chọn mạng sẽ tương tác.
1.2.2.5. 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
Phạm Thành Biên
-23-
Nghiên cứu và Phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV trên mạng 3G
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.
1.2.2.6. MGCF (Media Gateway Control Function)
Thành phần này là điểm kết cuối cho PSTN/ PLMN cho một mạng xác định.
MGCF thực hiện các chức năng sau:
-
Điều khiển trạng thái cuộc gọi gắn liền với điều khiển kết nối cho các kênh
phương tiện trong một MGW
-
Truyền thông với CSCF
-
MGCF lựa chọn CSCF phụ thuộc vào số định tuyến cho các cuộc gọi lối vào
từ các mạng kế thừa
-
Thực hiện chuyển đổi giao thức giữa mạng kế thừa (ví dụ ISUP, R1/ R2 vv)
và các giao thức điều khiển cuộc gọi mạng R00
-
Giải sử MGCF nhận được thông tin ngoài băng thì nó có thể chuyển tiếp
thông tin này tới CSCF/ MGW.
1.2.2.7. MRF (Multimedia resource function)
Kiến trúc liên quan đến chức năng tài nguyên đa phương tiện (MRF) được thể
hiện trong hình như sau:
Hình 1. 6: Kiến trúc MRF
MRF được phân tách thành bộ điều khiển chức năng tài nguyên đa phương tiện
MRFC và bộ xử lí chức năng tài nguyên đa phương tiện MRFP như hình vẽ trên thể
hiện.
Nhiệm vụ của của MRFC như sau:
-
Điều khiển tài nguyên phương tiện trong MRFP
Phạm Thành Biên
-24-
