Phát triển các dịch vụ media ứng dụng trên nền NGN

NGUYỄN XUÂN SINH

bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o
tr−êng ®¹i häc b¸ch khoa hµ néi
-----------------------------------

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ

KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ

PHÁT TRIỂN CÁC DỊCH VỤ MEDIA
ỨNG DỤNG TRÊN NỀN NGN

NGUYỄN XUÂN SINH
2007 - 2009
Hµ Néi
2009

HÀ NỘI - 2009


Phát triển các dịch vụ Media ứng dụng trên nền NGN 

LỜI NÓI ĐẦU
Trong những năm qua xu hướng hội tụ mạng Internet, mạng di động và
mạng PSTN đang là xu hướng được quan tâm hàng đầu trong lĩnh vực thông tin liên
lạc. Nhiều kiến trúc mới đã ra đời trong quá trình phát triển hợp nhất các mạng với
mục đích tạo ra một mạng All IP duy nhất. Phân hệ IP Multmdia Subsystem( IMS) là
một trong những kiến trúc đã ra đời trong xu thế phát triển đó. Với IMS người dùng
có thể liên lạc khắp mọi nơi nhờ tính di động của mạng di động và đồng thời có thể

sử dụng những dịch vụ hấp dẫn từ mạng Internet. IMS đã thực sự trở thành chìa khóa
để hợp nhất mạng di động và mạng Internet. IMS đồng thời cũng trở thành một phân
hệ trong mô hình mạng thế hệ mới (NGN) của tất cả các hãng sản xuất các thiết bị
viễn thông và các tổ chức chuẩn hóa trên thế giới.
IMS được chuẩn hóa bới 3GPP và 3GPP2 dựa trên giao thức báo hiệu SIP
và các giao thức mở khác do IETF chuẩn hóa nên rất dễ dàng tích hợp các dịch vụ
mới. IMS đồng thời cũng hỗ trợ nhiều loại hình truy cập khác nhau do đó hứa hẹn sẽ
mang lại một số lượng lớn khách hàng sử dụng các dịch vụ xây dựng trên đó.
Qua thời gian tìm hiểu về giao thức SIP và phát triển các dịch vụ VoIP
được sự gợi ý của tiến sĩ Nguyễn Tài Hưng em đã lựa chọn đề tài “Phát triển các
dịch vụ Media ứng dụng trên nền NGN”. Tìm hiểu đề tài đã mang lại cho em
những hiểu biết về một phân hệ không chỉ quan trọng với mạng 3G mà cả với mạng
NGN.
Em xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Tài Hưng đã giúp đỡ tận tình cho
em trong thời gian làm luận văn. Tôi cũng xin chân thành cảm ơn bạn bè đồng nghiệp
đã động viên và chia sẻ những kinh nghiệm quý báu.
Hà Nội, tháng 11 năm 2009
Học viên

Nguyễn Xuân Sinh
NGUYỄN XUÂN SINH_CHKTĐT2_K79

1


Phát triển các dịch vụ Media ứng dụng trên nền NGN 

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU.................................................................................................. 1
DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ....................................................................... 5

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT.............................................................. 7
CHƯƠNG I : MỞ ĐẦU................................................................................. 10
1.1.

Tầm quan trọng của đề tài: ....................................................................................................10

1.2.

Nội dung nghiên cứu:..............................................................................................................11

CHƯƠNG II: KIẾN TRÚC NGN VÀ PHÂN HỆ IMS.............................. 12
2.1.

Giới thiệu kiến trúc NGN .......................................................................................................12

2.2.

Các giao thức chính được sử dụng trong IMS:.....................................................................15

2.2.1.

Giao thức điều khiển phiên : ...........................................................................................15

2.2.2.

Giao thức Diameter thực hiện chứng thực, cấp quyền và tính cước: ..............................19

2.2.3.

Các giao thức khác :........................................................................................................21

2.3.

Kiến trúc IMS..........................................................................................................................21

2.3.1.

Mạng truy nhập: ................................................................................................................22

2.3.2.

Mạng lõi: .............................................................................................................................23

2.3.2.1

Cơ sở dữ liệu HSS và SLF ..............................................................................................23

2.3.2.2.

Điều Khiển Cuộc Gọi/ Phiên ..........................................................................................24

2.3.2.3.

Các máy chủ ứng dụng: ..................................................................................................26

2.3.2.4.

Các media AS - MRF (Media Resource Function):........................................................26

2.3.2.5.

BGCF - Border Gateway Control Function : .................................................................26

2.4.

Triển khai kiến trúc IMS:.......................................................................................................27

2.5.

Định danh trong IMS:.............................................................................................................29

NGUYỄN XUÂN SINH_CHKTĐT2_K79

2


Phát triển các dịch vụ Media ứng dụng trên nền NGN 
2.5.1. Định danh chung (Public User Identities).............................................................................29
2.5.2.

Định danh riêng ..............................................................................................................30

2.5.3.

Mỗi quan hệ giữa định danh chung và định danh riêng ..................................................31

2.5.4.

Định danh dịch vụ chung (Publica Service Identifies – PSI ) .........................................32

2.6. Tiêu chí lọc...................................................................................................................................36

CHƯƠNG III: MÁY CHỦ ỨNG DỤNG TRONG IMS ............................ 42
3.1.

Chức năng của máy chủ ứng dụng (AS)................................................................................42

3.2.

Các chế độ hoạt động của máy chủ ứng dụng: .....................................................................43

3.2.1.

AS hoạt động như SIP UA..............................................................................................44

3.2.2.

AS hoạt đông như một Back-to-Back User Agent..........................................................44

3.2.3.

AS đóng vai trò là SIP Proxy máy chủ ứng dụng: ..........................................................45

3.2.4.

AS đóng vai trò là một SIP redirect máy chủ ứng dụng: ................................................46

3.3.

Giao diện AS với các thành phần khác trong mạng :...........................................................47

3.3.1.

Giao diện với IMS core – ISC : ......................................................................................47

3.3.2.

Giao diện với HSS – Sh: .................................................................................................47

CHƯƠNG IV: CƠ SỞ LÍ THUYẾT XÂY DỰNG DỊCH VỤ PRESENCE
TRONG IMS ............................................................................................................. 53
4.1. Giới thiệu .....................................................................................................................................53
4.2. Dữ liệu mô tả trạng thái người dùng.........................................................................................54
4.2.1. Dạng cơ bản (PIDF)..............................................................................................................54
4.2.2. Dạng mở rộng (RPIDF) ........................................................................................................57
4.3. Mô hình dữ liệu trạng thái người dùng cho giao thức SIP......................................................61
4.4. SIP và các thủ tục để thực hiện dịch vụ presence trong IMS..................................................63
4.5. Kiến trúc dịch vụ presence trong IMS ......................................................................................64
4.6. Giao thức thao tác dữ liệu XCAP ..............................................................................................65
4.7. Một số luồng bản tin báo hiệu cơ bản phục vụ dịch vụ ..........................................................68

NGUYỄN XUÂN SINH_CHKTĐT2_K79

3


Phát triển các dịch vụ Media ứng dụng trên nền NGN 
4.7.1. Watcher đăng kí để nhận thông tin trạng thái của một thực thể cung cấp thông tin .............69
4.7.2. RLS đăng kí để nhận thông tin trạng thái của người dùng của một thực thể cung cấp thông
tin ở mạng khách............................................................................................................................................81

4.7.3. Thực thể cung cấp thông tin cập nhật thông tin trạng thái.....................................................82
4.7.4. Luồng tín hiệu hoạt động HTTP phục vụ dịch vụ kiểm tra trạng thái người dùng ...............85

CHƯƠNG V: THỰC HIỆN DỊCH VỤ ....................................................... 92
5.1. Mô hình triển khai dịch vụ..........................................................................................................92
5.2. Presence server.............................................................................................................................92
5.3. Thực hiện ứng dụng presence trong IMS .................................................................................96
5.3.1. Cấu hình trên FHoSS ............................................................................................................96
5.3.2. Cấu hình trên Presence Server ..............................................................................................97
5.3.2. Thực hiện cơ sở dữ liệu Mysql ...........................................................................................101
5.4. Kết quả thực hiện.......................................................................................................................103

KẾT LUẬN................................................................................................... 107
BẢNG ĐỐI CHIẾU THUẬT NGỮ ANH – VIỆT .................................... 108
TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................................................... 109

NGUYỄN XUÂN SINH_CHKTĐT2_K79

4


Phát triển các dịch vụ Media ứng dụng trên nền NGN 

DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ

Hình 2.1 Kiến trúc mạng NGN
Hình 2.2 Kiến trúc IMS trong NGN
Hình 2.3 Kiến trúc 3GPP
Hình 2.4 Giao thức SIP

Hình 2.5 Cấu trúc bản tin SIP
Hình 2.6 Giao thức Diameter cơ bản và các ứng dụng
Hình 2.7 Định dạng bản tin Diameter
Hình 2.8 Cấu trúc AVP
Hình 2.9 Tổng quan kiến trúc IMS
Hình 2.10 Kiến trúc IMS triển khai trong đề tài
Hình 2.11 Quan hệ giữa định danh chung và định danh riêng trong 3GPP release 5
Hình 2.12 Quan hệ giữa định danh chung và định danh riêng trong 3GPP release 6
Hình 2.13 Phiên đến, định tuyến trực tiếp tới máy chủ ứng dụng
Hình 2.14 Phiên đến, được định tuyến gián tiếp tới AS thông qua S-CSCF
Hình 2.15 Cấu trúc của USER PROFILE
Hình 2.16 Tiêu chí lọc khởi tạo
Hình 3.1 Kiến trúc phân tầng IMS
Hình 3.2 AS hoạt động như SIP UA
Hình 3.3 Kiến trúc logic của SIP B2BUA
Hình 3.4 AS ứng dụng đóng vai trò SIP B2BUA 4
Hình 3.5 AS ứng dụng đóng vai trò SIP Proxy AS
Hình 3.6 AS ứng dụng đóng vai trò SIP Redirect AS
Hình 3.7 SH DATA UML DIAGRAM
Hình 4.1 Contact hiện nay và contact cải tiến với các thông tin về trạng thái người
dùng
Hình 4.2 Thông tin trạng thái người dùng
NGUYỄN XUÂN SINH_CHKTĐT2_K79

5


Phát triển các dịch vụ Media ứng dụng trên nền NGN 
Hình 4.3 Mô hình dữ liệu trạng thái người dùng cho SIP
Hình 4.4 Kiến trúc SIP presence

Hình 4.5 Kiến trúc để cung cấp dịch vụ presence trong IMS
Hình 4.6 Sử dụng XCAP
Hình 4.7 Watcher đăng kí để nhận thông tin trạng thái
Hình 4.8 Watcher đănng kí tới danh sách nguồn để nhận thông tin trạng thái của danh
sách người dùng
Hình 4.9 Watcher đănng kí tới danh sách nguồn để nhận thông tin trạng thái của danh
sách người dùng
Hình 4.10 RLS đăng kí để nhận thông tin trạng thái của người dùng của một thực thể
cung cấp thông tin ở mạng khách
Hình 4.11 UE xuất thông tin trạng thái tới PS
Hình 4.12 XCAP client thao tác danh sách nguồn ở XCAP server
Hình 5.1 Mô hình thực hiện dịch vụ presence trong IMS
Hình 5.2 Cấu hình máy chủ dành cho ứng dụng
Hình 5.3 Cấu hình tiêu chí lọc khởi tạo
Hình 5.4 Thiết lập điểm kích hoạt dịch vụ
Hình 5.5 Kết quả là offline trường hợp người dùng
Hình 5.6 Kết quả trường hợp người dùng là online
Hình 5.7 Kết quả trường hợp người dùng thay đổi status

NGUYỄN XUÂN SINH_CHKTĐT2_K79

6


Phát triển các dịch vụ Media ứng dụng trên nền NGN 

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
STT

Từ viết tắt

Từ đầy đủ

1

PSTN

2

SIP

Session Initiation Protocol

3

TCP

Transmisstion Control Protocol

4

IP

Internet Protocol

5

UA

User Agent

6

UAC

User Agent Client

7

UAS

User Agent Server

8

B2BUA

9

IETF

Internet Engineering Task Force

10

UDP

User Datagram Protocol

11

DNS

Domain Name Service

12

HTTP

Hypertext Transfer protocol

13

SDP

Session Descripsion Protocol

14

RTP

Real Time Protocol

15

RTCP

Real Time Control Protocol

16

DHCP

Dianmic Host Configuaration Protocol

Public Switched Telephone Network

Back to Back User Agent

NGUYỄN XUÂN SINH_CHKTĐT2_K79

7


Phát triển các dịch vụ Media ứng dụng trên nền NGN 
17

ACK

Acknowledgment

18

URL

Uniform Resource Locator

19

URI

Uniform Resource Identifier

20

MIME

Multipurpose Internet Mail Extension

21

COPS

Common Open Policy Service

22

CSCF

Call /Sesion Control Function

23

MGCF

Media Gateway Controller Function

24

BGCF

Breakout Gateway Control Function

25

MGW

Media Gateway

26

SGW

Signalling Gateway

27

PS

28

RLS

Resource List Server

29

PUA

Presence User Agent

30

PIDF

Presence Information Data Format

31

RPIDF

32

AS

33

OSA-SCS

Open Service Access-Service Capability Server

34

IMS-ALG

IMS – Application Layer Gateway

Presence Server

Rich Presence Information Data Format

Application Server

NGUYỄN XUÂN SINH_CHKTĐT2_K79

8


Phát triển các dịch vụ Media ứng dụng trên nền NGN 
35

IM-SSF

IP Multimedia Service Switching Function

36

MRFP

Media Resource Function Processor

37

TrGW

Transition Gateway

38

HSS

Home Subcriber Servers

39

SLF

Subcriber Location Function

40

MRF

Media Resource Fuction

41

XCAP

XML Configuration Access Protocol

42

XML

Extensible Markup Language

NGUYỄN XUÂN SINH_CHKTĐT2_K79

9

Phát triển các dịch vụ Media ứng dụng trên nền NGN 

CHƯƠNG I : MỞ ĐẦU

1.1. Tầm quan trọng của đề tài:
Ngày nay, với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật đặc biệt là
trong lĩnh vực viễn thông, các dịch vụ được phát triển ngày càng trở nên phong phú,
đa dạng. Sự ra đời và phát triển nhanh chóng của internet đã tạo ra nền tảng cho việc
phát triển các dịch vụ tích hợp.
Những dịch vụ mới đang được sử dụng trong công nghệ hiện tại chủ yếu như:
Mạng số đa dịch vụ tích hợp ISDN, chuyển mạch kênh, chuyển mạch gói, chuyển
mạch bản tin, công nghệ ATM, chuyển mạch khung, Fast Ethernet, Token ring, các
dịch vụ số liệu phân tán dựa trên cáp quang FDDI. Ngoài ra các công nghệ mới cũng
đang được sử dụng hiện nay như: dịch vụ số liệu multi-megabit SMDS,
SONET/SDH, xDSL và B-ISDN, các công nghệ truy nhập vô tuyến như CDMA,
TDMA, FDMA…
Các công nghệ trên đây đều có những giải pháp kĩ thuật và những hệ thống hỗ
trợ trên chính hệ thống của mình. Khi có nhiều công nghệ mạng sẽ dẫn đến tăng
trưởng các phần tử mạng và do vậy sẽ làm tăng sự phức tạp trong đồng bộ và công
tác quản lí, hơn nữa các nhà khai thác mạng khác nhau lại sử dụng các công nghệ và
các chuẩn khác nhau do vậy dẫn đến việc tồn tại nhiều mạng riêng rẽ, đây là vấn đề
thách thức thực tế với mạng viễn thông hiện nay.
Trong mạng thế hệ kết tiếp (NGN) các hệ thống hỗ trợ có khả năng thích nghi
với các điều kiện trên mạng, hội tụ các công nghệ về mạng lõi, mạng truy nhập, dịch
vụ và đầu cuối hiện có nhờ vậy đáp ứng được nhu cầu của kách hàng đòi hỏi có nhiều
loại hình truyền thông (thoại, dữ liệu, Internet, video, truy nhập không dây…) mà chỉ
cần một nhà cung cấp dịch vụ. Để thực hiện điều này các tổ chức chuẩn hóa viễn
thông như ITU-T, IETF, 3GPP … đã đưa ra các mô hình mạng hội tụ của minh, mỗi
tổ chức tiếp cận vấn đề hội tụ từ một khía cạnh riêng. ITU-T tiếp cận vấn đề mạng

hội tụ từ khía cạnh mạng PSTN/ ISDN, IETF tiếp cận từ khía cạnh mạng Internet,
trong khi đó 3GPP và ETSI tiếp cận vấn đề từ khía cạnh mạng di động thế hệ 3 (3G).

NGUYỄN XUÂN SINH_CHKTĐT2_K79

10


Phát triển các dịch vụ Media ứng dụng trên nền NGN 
Cùng với sự phát triển không ngừng về tất cả các lĩnh vực trong xã hội, nhu cầu
của việc sử dụng các thông tin về trạng thái của người sử dụng ngày càng tăng cao
không những về số lượng dịch vụ mà còn cả về chất lượng.
Trong đề tài này, em nghiên cứu về “Phát triển các dịch vụ Media ứng
dụng trên nền NGN”. Trong đó tập trung nghiên cứu các dịch vụ được triển khai
trên phân hệ IMS, một trong số các dịch vụ cơ bản được triển khai trên AS nghiên
cứu trong đề tài là “PRESENCE TRONG IMS”. Tuy nhiên, nó lại là một dịch vụ cơ
bản đóng vai trò quan trọng trong việc triển khai thêm nhiều dịch vụ giá trị gia tăng
khác.
1.2.

Nội dung nghiên cứu:
Với mục đích nghiên cứu và phát triển ứng dụng theo kiến trúc IMS trong mô

hình mạng thế hệ mới (NGN) nên trong đề tài này em sẽ tập trung tìm hiểu tổng quan
về IMS, Application Server, và về dịch vụ presence trong IMS.
ƒ Tổng quan về IMS: Tìm hiểu về kiến trúc NGN để thấy được vị trí của IMS3GPP trong kiến trúc này, các thành phần, chức năng của từng thành phần và
kiến trúc triển khai
• Máy chủ ứng dụng (Application Server): Giới thiệu về server ứng
dụng trong kiến trúc IMS, chức năng và phương thức hoạt động, giao
diện từ máy chủ ứng dụng SIP tới các thành phần khác trong mạng lõi

IMS.
ƒ Dịch vụ presence service: Cơ sở lí thuyết thực hiện dịch vụ presence trong
IMS.
ƒ Thực hiện dịch vụ: Thực hiện các giao diện web với người sử dụng, xử lý
khởi tạo cuộc gọi presence.

NGUYỄN XUÂN SINH_CHKTĐT2_K79

11


Phát triển các dịch vụ Media ứng dụng trên nền NGN 

CHƯƠNG II: KIẾN TRÚC NGN VÀ PHÂN HỆ IMS

2.1. Giới thiệu kiến trúc NGN
Mô hình NGN do ETSI đưa ra như sau:

Hình 2.1 Kiến trúc mạng NGN
Theo kiến trúc NGN tổng quan của ETSI có các đặc điểm sau:
ƒ NGN kế thừa các mạng hiện có như PSTN, ISDN, Internet, PLMN vv.
ƒ Xây dựng thêm các phân hệ mới các giao thức mới với mục đích là để bổ
sung thêm các loại hình dịch vụ, cung cấp dịch vụ đa phương tiện và hội tụ
mạng (phân hệ IMS).
ƒ Mạng truyền tải được IP hóa, công nghệ mạng truyền tải được sử dụng là IP.
ƒ Các mạng riêng rẽ trước đây được kết hợp thành một mạng chung duy nhất.
Nhờ điều này mà nhà cung cấp dịch vụ mới có thể cung cấp dịch vụ đa
phương tiện kết hợp cả tất cả các loại hình truyền thông thời gian thực như
thoại, video, audio, ảnh động... với loại hình truyền thông dữ liệu.
NGUYỄN XUÂN SINH_CHKTĐT2_K79

12


Phát triển các dịch vụ Media ứng dụng trên nền NGN 

Phân hệ IMS trong kiến trúc NGN
M¹ng di ®éng kÕ thõa
Gc

HLR

HSS

Mh

R-SGW
Server øng dông
Sh

SLF

Cx

Gr

ISC

Dx

UE
GGSN

BSS GERAN
UE

Ms

Cx

RNC UTRAN

Go
P-CSCF

Mw

I-CSCF

Mr

Mw S-CSCF

Iu

Mp

Mi

SGSN

Mg

Mm

MGCF

Gi
Iu

MRFP
Mj

BGCF
MRF

Mm
MGW

D÷ liÖu vµ b¸o hiÖu
B¸o hiÖu

MRFC

T-SGW

Mk

M¹ng IMS ngoµi

M¹ng PSTN kÕ thõa

Hình 2.2 Kiến trúc IMS trong NGN
IMS là một kiến trúc khung cho việc triển khai các dịch vụ đa phương tiện
trên nền IP đối với người dùng di động.

NGUYỄN XUÂN SINH_CHKTĐT2_K79

13


Phát triển các dịch vụ Media ứng dụng trên nền NGN 

Hình 2.3 Kiến trúc 3GPP
IMS được xây dựng và phát triển với mục đích phải kết hợp được những xu
hướng công nghệ mới nhất, tạo ra một nền tảng chung để phát triển các dịch vụ
multimedia đa dạng và tạo ra nhiều lợi nhuận hơn trong việc thúc đấy khách hàng sử
dụng miền chuyển mạch gói trong 3G. Để đạt được những mục đích đó thì IMS phải
thực hiện được những yêu cầu sau:
ƒ Hỗ trợ việc thiết lập các phiên Multimedia IP
ƒ Hỗ trợ cơ chế để thỏa thuận QoS.
ƒ Hỗ trợ làm việc liên kết với mạng Internet và mạng chuyển mạch kênh
(PSTN)
ƒ Hỗ trợ chuyển vùng.
ƒ Hỗ trợ điều khiển dịch vụ
ƒ Hỗ trợ phát triển các dịch vụ
ƒ Hỗ trợ đa truy nhập

NGUYỄN XUÂN SINH_CHKTĐT2_K79

14


Phát triển các dịch vụ Media ứng dụng trên nền NGN 

2.2. Các giao thức chính được sử dụng trong IMS:
IMS sử dụng hai giao thức quan trọng là SIP và Diameter

2.2.1. Giao thức điều khiển phiên :
SIP là một giao thức báo hiệu được sử dụng để thiết lập, chỉnh sửa hay kết
thúc một phiên kết nối giữa hai đầu cuối. SIP được thiết kế dựa trên các nguyên lý cơ
bản từ hai giao thức HTTP, SMTP, nên SIP thừa kế hầu hết các đặc tính quan trọng
của hai giao thức này. Các bản tin SIP tương tự như các bản tin HTTP dưới dạng văn
bản do đó nó dễ dàng mở rộng, gỡ rối và phát triển các dịch vụ. Nó có thể được sử
dụng để thiết lập cuộc gọi hai hay nhiều bên tham gia, cuộc gọi multimedia và phân
phối multimedia. Giao diện lập trình ứng dụng SIP (Sip Servlet API) là một giao diện
phía máy chủ mô tả một bộ chứa (container) các thành phần SIP hay các dịch vụ. SIP
servlet, servlet chạy trong container cũng tương tự như HTTP Servlet, nhưng nó cũng
hỗ trợ giao thức SIP. Cùng với SIP và SIP Servlet, đằng sau đó là rất nhiều các ứng
dụng viễn thông phổ biến cung cấp các dịch vụ như là VoIP, tin nhắn nhanh (Instant
messaging), presence và quản lý danh sách bạn bè (buddy list management) cũng như
hội thảo web (web conference).

2.2.1.1. SIP là gi?
Một cách đơn giản để mô tả SIP là xem xét một mô hình sử dụng. Giả sử một
người dùng có định danh là A muốn thiết lập cuộc gọi với người dùng có định danh
là B. Trong viễn thông, Người dùng A và người dùng B có thể giao tiếp thông qua
một thiết bị được gọi là User Agent. Một ví dụ về user agent là một softphone - một
chương trình phần mềm sử dụng để thiết lập cuộc gọi thoại qua internet. Một ví dụ
khác là VoIP phone - một loại điện thoại cho phép sử dụng VoIP. Dưới đây là các

bước cần thiết để thiết lập một cuộc gọi:
ƒ A mời B bắt đầu cuộc hội thoại. Như một phần của lời mời, A sẽ chỉ ra
loại media nào sẽ được hỗ trợ

NGUYỄN XUÂN SINH_CHKTĐT2_K79

15


Phát triển các dịch vụ Media ứng dụng trên nền NGN 
ƒ B nhận lời mời, gửi đáp ứng trung gian tới người dùng A và sau đó
đánh giá lời mời
ƒ Khi B sẵn sàng chấp nhận lời mời, nó gửi một xác nhận lại cho người
dùng A. Như một phần của xác nhận, B cũng chỉ ra loại media mà nó
hỗ trợ
ƒ A kiểm tra xác nhận mà nó nhận được từ B và quyết định xem liệu là
media hỗ trợ bởi A và B có giống nhau. Nếu A và B hỗ trợ cùng một
loại media, cuộc gọi sẽ được thiết lập giữa A và B.

Hình 2.4 Giao thức SIP
SIP cung cấp một phương thức chuẩn để thực hiện các bước này. Nó thực hiện
việc này bằng cách định nghiã ra các phương thức yêu cầu, đáp ứng, mã đáp ứng và
các tiếp đầu đặc trưng cho báo hiệu và điều khiển cuộc gọi. Giao thức này được
chuẩn hóa bởi IETF và hiện nay nó được chấp nhận rộng rãi như một chuẩn báo hiệu
cho 3GPP và như là một thành phần không thể thiếu trong kiến trúc IMS.

2.2.1.2. SIP liên hệ với HTTP như thế nào?
Như đã nói ở trên SIP kế thừa các đặc tính quan trọng của HTTP. Nó chia sẻ
nhiều đặc điểm quan trọng với HTTP và cũng chính vì vậy nhiều người thường có
thắc mắc là liệu SIP có sử dụng HTTP như một giao thức nền. Câu trả lời là không.

NGUYỄN XUÂN SINH_CHKTĐT2_K79

16


Phát triển các dịch vụ Media ứng dụng trên nền NGN 
SIP là một giao thức hoạt động ở cùng một tầng với HTTP, điều đó có nghĩa là nó
cùng hoạt động ở tầng ứng dụng và sử dụng các giao thức TCP, UDP, SCTP như là
các giao thức nền của lớp dưới. Tuy nhiên SIP có rất nhiều điểm giống với HTTP. Ví
dụ, giống như HTTP, SIP cũng là một giao thức dựa trên văn bản (Text-b máy chủ
ứng dụng) và người dùng có khả năng đọc được. Cũng giống như HTTP, SIP sử dụng
cơ chế yêu cầu – đáp ứng (request-response machanism) với các phương thức đặc
trưng, mã đáp ứng, các tiếp đầu. Tuy nhiên, một điểm khác biệt quan trong giữa
HTTP và SIP là cơ chế yêu cầu - đáp ứng trong SIP là không đồng bộ- một yêu cầu
không nhất thiết theo sau nó là một đáp ứng tương ứng. Trong thực tế, yêu cầu Sip
thường có thể gây ra một vài yêu cầu khác được tạo ra.
SIP là một giao thức ngang hàng (peer-to-peer protocol). Điều này có nghĩa là
người dùng cuối (user agent) có thể hoạt động như một AS cũng như có thể hoạt
động như một client. Đây là một điểm khác biệt nữa giữa SIP và HTTP. Trong
HTTP, máy khách thì luôn luôn là máy khách, máy chủ thì sẽ luôn luôn là máy chủ.
SIP hỗ trợ các phương thức yêu cầu và mã đáp ứng sau :
ƒ REGISTER: sử dụng bởi client để đăng kí địa chỉ với máy chủ ứng
dụng
ƒ INVITE: chỉ ra rằng người dùng hay dịch vụ đang được mời tham gia
vào một phiên. Thân của bản tin này bao gồm một mô tả phiên mà
người dùng hay dịch vụ đang được mời.
ƒ ACK : xác nhận rằng client nhận được đáp ứng cuối cùng của một bản
tin INVITE. Phương thức này chỉ được sử dụng với yêu cầu INVITE.
ƒ CANCEL: sử dụng để bỏ qua một yêu cầu đang chờ xử lý.
ƒ BYE : Gửi bởi một user client agent để chỉ định với AS là nó muốn kết

thúc cuộc gọi.
ƒ OPTIONS: sử dụng để truy vấn máy chủ về khả năng
ƒ SUBSCRIBE : yêu cầu để được nhận 1 thông báo cụ thể
ƒ PUBLISH: Cập nhật thông tin tới server

NGUYỄN XUÂN SINH_CHKTĐT2_K79

17


Phát triển các dịch vụ Media ứng dụng trên nền NGN 
Mã đáp ứng :
ƒ 1xx: Thăm dò. Một ACK chỉ định rằng hành động đã được nhận thành
công, được hiểu và được chấp nhận.
ƒ 3xx: chuyển hướng. Yêu cầu thêm các hành động khác để xử lý yêu cầu
ƒ 4xx: lỗi client. Yêu cầu có chứa cú pháp sai và không thể hoàn thành ở
máy chủ
ƒ 5xx: lỗi máy chủ. AS thất bại trong việc hoàn thành một yêu cầu hợp lệ
ƒ 6xx: lỗi toàn cục. yêu cầu không thể hoàn thành ở bất cứ AS nào.
Giao thức mô tả phiên: Giao thức mô tả phiên là một định dạng cho việc miêu
tả định dạng media và loại media được dùng trong một phiên. SIP sử dụng SDP như
là một phần tải trong bản tin của nó để thực hiện chức năng trao đổi khả năng giữa
các người dùng. Ví dụ, nội dụng của SDP có thể chỉ ra loại mã hóa hỗ trợ bởi user
agent và giao thức sử dụng trao đổi gian thực ( RTP).

2.2.1.3. Bản tin SIP:

Hình 2.5 Cấu trúc của một bản tin SIP

NGUYỄN XUÂN SINH_CHKTĐT2_K79

18


Phát triển các dịch vụ Media ứng dụng trên nền NGN 
Hình trên chỉ ra cấu trúc thành phần của một bản tin SIP. Có 3 Thành phần
quan trọng:
ƒ Dòng yêu cầu: Chỉ ra phương thức yêu cầu , địa chỉ và phiên bản SIP
ƒ Phần tiếp đầu: chỉ ra dữ liệu về phiên hay cuộc gọi được thiết lập hay
kết thúc
ƒ Phần thân bản tin: Cung cấp payload, SDP để mô tả media của phiên

2.2.2. Giao thức Diameter thực hiện chứng thực, cấp quyền và tính
cước:
Diameter dựa trên RFC 3588 được chọn là giao thức AAA trong mạng IMS.
Diameter được phát triển từ giao thức RADIUS (RFC 2865) là một giao thức được sử
dụng phổ biến trong Internet để thực hiện chứng thực, cấp quyền và tính cước.Ví dụ
khi một người dùng quay số đến một nhà cung cấp dịch vụ Internet, máy chủ truy nhập
mạng sử dụng RADIUS để chứng thực cấp quyền cho user.
Diameter bao gồm một giao thức cơ bản và giao thức này được bổ sung bởi các
ứng dụng Diameter. Giao thức cơ bản chứa các chức năng cơ bản và được thực thi
trong các nút Diameter, độc lập với ứng dụng. Phần ứng dụng là phần mở rộng của các
chức năng cơ bản được tùy biến đi để phù hợp với ứng dụng cụ thể trong một môi
trường hoạt động cụ thể.

Hình 2.6 Giao thức Diameter cơ bản và các ứng dụng

NGUYỄN XUÂN SINH_CHKTĐT2_K79

19

Phát triển các dịch vụ Media ứng dụng trên nền NGN 
IMS sử dụng Diameter trong nhiều giao diện , mặc dù vậy các giao diện này có
thể sử dụng các ứng dụng Diameter khác nhau.Ví dụ IMS sử dụng một ứng dụng
Diameter trong quá trình thiết lập cuộc gọi nhưng lại sử dụng một ứng dụng Diameter
khác trong tính cước.
Một bản tin Diameter chứa một phần header dài 20 octect và một số các cặp giá
trị thuộc tính (AVPs – Attribute Value Pairs). Chiều dài phần header là cố định và luôn
luôn có mặt trong tất cả các bản tin Diameter. Còn số lượng AVP là thay đổi tùy thuộc
vào từng loại bản tin cụ thể. Một AVP là một kho chứa dữ liệu (thường là các dữ liệu
chứng thực, nhận thực và tính cước).

Hình 2.7 Định dạng bản tin Diameter
ƒ Command-flags : là trường để chỉ ra bản tin là yêu cầu hay đáp ứng
ƒ Command-Code: chỉ ra lệnh thực tế được sử dụng
ƒ Application-ID : chỉ ra ứng dụng Diameter đang gửi bản tin(Ví dụ như :
Diameter B máy chủ ứng dụng protocol, ứng dụng Network Access Máy chủ
ứng dụng).
ƒ Hop-by-Hop Identifier : chứa giá trị mà mỗi chặng thiết lập khi gửi một bản
tin, bản tin đáp ứng sẽ có cùng định danh này với bản tin yêu cầu, vị vậy một
nút Diameter có thể dễ dàng tương quan đáp ứng với yêu cầu.
ƒ End-to-End Identifier : là giá trị tĩnh chỉ thay đổi khi một nút diameter chuyển
tiếp yêu cầu.
ƒ AVP : có cấu trúc như sau :

NGUYỄN XUÂN SINH_CHKTĐT2_K79

20

Phát triển các dịch vụ Media ứng dụng trên nền NGN 

Hình 2.8 Cấu trúc AVP
• AVP code cùng với Vendor –ID (nếu tồn tại) tạo ra một định danh
riêng cho thuộc tính (Attribute). Vendor-ID được thiết lập về 0 chỉ ra
AVP chuẩn hóa theo đặc tả của IETF.
• Flags : chỉ ra trường Vendor –ID có tồn tại hay không.
• AVP Length : chỉ ra độ dài của AVP
• Data field: bao gồm một vài dữ liệu đặc tả liên quan tới thuộc tính.
Trường này có thể dài từ 0 đến vài octect.

2.2.3. Các giao thức khác :
Ngoài ra còn có các giao thức như RTP và RCTP dùng để truyền tải media
như video và audio, SDP là giao thức mô tả phiên media

2.3. Kiến trúc IMS
Kiến trúc IMS là tập hợp các chức năng được nối với nhau bởi các giao diện
đã được chuẩn hóa. Người thi hành hoàn toàn có thể kết hợp hai chức năng vào một
nút. Cũng tương tự như thế người đó có thể tách một chức năng ra thành hai hay
nhiều nút.
Nhìn chung thì hầu hết những nhà cung cấp dịch vụ đều tuân theo kiến trúc
IMS một cách chặt chẽ nhất và thi hành mỗi chức năng trong một nút riêng. Vì thế
việc tìm kiếm các nút thực thi nhiều hơn một chức năng và các chức năng được phân
tán trên nhiều hơn một nút là hoàn toàn có thể.

NGUYỄN XUÂN SINH_CHKTĐT2_K79

21

Phát triển các dịch vụ Media ứng dụng trên nền NGN 

Hình 2.9 Tổng quan kiến trúc IMS
Trong hình 2.9 minh họa một cái nhìn tổng quan về kiến trúc của hệ thống
IMS như chuẩn hóa của 3GPP. Trong hình chỉ ra hầu hết các giao diện báo hiệu trong
hệ thống IMS, thường được đề cấp đến bởi hai hay ba kí tự mã hóa. Chúng ta không
thể vẽ tất cả các giao diện được định nghĩa trong IMS mà chỉ có thể liệt kê được hầu
hết những nút giao diện có liên quan. Trong kiến trúc IMS được phân chia thành 2
phần :

2.3.1. Mạng truy nhập:
Phía bên trái của hình 2.9 chúng ta có thể nhìn thất các đầu cuối IMS di động
thường được nhắc đến như là các thiết bị người dùng (UE). Đầu cuối IMS được nối
vào mạng chuyển mạch gói như là GPRS thông qua đường truyền vô tuyến .
Chú ý rằng, mặc dù hình chỉ ra một thiết bị đầu cuối IMS nối vào mạng sử
dụng đường truyền vô tuyến nhưng IMS cũng hỗ trợ các loại thiết bị và các cách truy
nhập khác. Thiết bị hỗ trợ cá nhân PDA và máy tính là các ví dụ về các thiết bị có thể
kết nối tới IMS. Một ví dụ khác về phương pháp truy cập là WLAN và ADSL.

NGUYỄN XUÂN SINH_CHKTĐT2_K79

22


Phát triển các dịch vụ Media ứng dụng trên nền NGN 

2.3.2. Mạng lõi:
Phần còn lại của hình chỉ ra các nút bao gồm trong mạng lõi IMS. Các nút này
là:

ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ

Một hay một vài cơ sở dữ liệu người dùng, còn gọi là HSS và SLF
Một hay một vài Máy chủ SIP như là CSCF
Một hay một vài Application Máy chủ ứng dụng
Một hay một vài MRF mỗi cái được chia nhỏ hơn thành MRFC và MRFP
Một hoặc một vài BGCF
Một hoặc một vài PSTN gateways, mỗi cái được chia nhỏ hơn thành SGW
và MGCF

2.3.2.1 Cơ sở dữ liệu HSS và SLF
HSS là chứa tập trung các thông tin liên quan đến người dùng. Về kĩ thuật thì
HSS là sự phát triển của HLR – một nút trong mạng GSM. HSS bao gồm các thông
tin thuê bao liên quan đến người dùng được yêu cầu để điều khiển các phiên
multimedia. Những dữ liệu này bao gồm, thông tin vị trí, thông tin bảo mật(bao gồm
các thông tin nhận thực và xác thực, các thông tin về tiểu sử người dùng (bao gồm
các dịch vụ mà người dùng đăng kí thuê bao), và S-CSCF cấp phát tới người dùng.
Một mạng có thể chứa một hoặc một vài HSS, trong trường hợp số lượng thuê
bao quá nhiều so với sự quản lý của một HSS. Trong tất cả các trương hợp, tất cả các
dữ liệu liên quan đên một người dùng cụ thể được chứa trong một HSS của mạng mà
không cần SLF. Mặt khác, mạng với nhiều hơn một HSS yêu cầu có SLF.
SLF là một cơ sở dữ liệu đơn giản ánh xạ địa chỉ người dùng tới HSS quản lý
tương ứng. Một nút yêu cầu truy vấn SLF, với một địa chỉ người dùng là đầu vào, sẽ
thu được ở đầu ra là HSS có chứa thông tin liên quan đến người dùng đó.
Cả HSS và SLF đều thực thi giao thức Diameter với các đặc trưng ứng dụng

Diamter cho IMS

NGUYỄN XUÂN SINH_CHKTĐT2_K79

23


Phát triển các dịch vụ Media ứng dụng trên nền NGN 

2.3.2.2. Điều Khiển Cuộc Gọi/ Phiên
Là một máy chủ SIP, là một nút cần thiết trong IMS. Các CSCF xử lý các bản
tin báo hiệu SIP trong IMS. Có 3 loại CSCF phụ thuộc vào chức năng mà chúng cung
cấp:
ƒ Proxy-CSCF(P-CSCF) : là một proxy SIP, là điểm đầu tiên liên lạc với đầu
cuối IMS. Nó có thể được đặt ở mạng khách( trong toàn bộ mạng IMS) hoặc
mạng chủ. Một vài mạng có thể sử dụng một bộ điều khiển biên phiên
(Session Border Controller ) để thực hiện chức năng này. Các đầu cuối xác
định P-CSCF của nó bằng DHCP hoặc nó được gán trong PDP Context.
• Nó được gán cho đầu cuối IMS trong suốt quá trình đăng ký, và không
thay đổi trong suốt quá trình đăng ký
• Nó nằm trên đường đi của tất cả các bản tin báo hiệu và có thể được
gán vào mỗi bản tin
• Nó nhận thực người dùng và thông báo một sự liên kết bảo mật IPsec
với đầu cuối IMS.
• Nó có thể nén và giải nén các bản tin SIP dùng SigComp, để giảm độ
trễ qua các liên kết chậm.
ƒ Serving-CSCF(S-CSCF): Là một nút trung tâm trong miền báo hiệu,. SCSCF là một máy chủ SIP, nhưng nó cũng thực hiện chức năng điều khiển
phiên. Thêm vào việc thực hiện chức năng là một Máy chủ SIP thì nó cũng
đóng vai trò của một trung tâm đăng kí SIP. Điều này có nghĩa là nó duy trì sự
liên hệ giữa vị trí của người dùng (nói cách khác là địa chỉ IP của thiết bị đầu

cuối mà người dùng đăng nhập) và địa chỉ SIP của người dùng đó (cũng được
biết đến như là định danh chung của người dùng –Public User Identity).
Cũng giống như I-CSCF, S-CSCF cũng thực thi một giao diện Diameter
với HSS. Lý do chính của việc sử dụng giao diện với HSS là:

NGUYỄN XUÂN SINH_CHKTĐT2_K79

24