Phát triển một số dịch vụ giá trị gia tăng sử dụng công nghệ IMS1
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.58 MB, 120 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
---------------------------------------
NGUYỄN MẠNH HIẾU
PHÁT TRIỂN MỘT SỐ DỊCH VỤ GIÁ TRỊ GIA TĂNG
SỬ DỤNG CÔNG NGHỆ IMS
LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC
NGÀNH : ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
Hà Nội - Năm 2011
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân, được xuất phát
từ yêu cầu phát sinh trong công việc để hình thành hướng nghiên cứu. Các số liệu
có nguồn gốc rõ ràng tuân thủ đúng nguyên tắc và kết quả trình bày trong luận văn
được thu thập được trong quá trình nghiên cứu là trung thực chưa từng được ai công
bố trước đây.
Hà Nội, tháng 09 năm 2011
Tác giả luận văn
Nguyễn Mạnh Hiếu
1
LỜI NÓI ĐẦU
Có thể nói cho đến nay phần lớn doanh thu viễn thông có được là nhờ dung
lượng thoại. Tuy nhiên khả năng tiếp tục tăng trưởng về doanh số của dịch vụ này
đã bị hạn chế. Hiện nay, dịch vụ SMS là dịch vụ truyền số liệu được coi là thành
công nhất mang lại phần lớn doanh thu còn lại. Thêm vào đó đối với các nhà khai
thác mạng di động, mạng IP cũng đang trở thành một xu hướng tất yếu. Việc tích
hợp càng trở nên cấp bách hơn khi lưu lượng dữ liệu chuyển mạch gói trong mạng
tăng nhanh cùng với sự xuất hiện của các công nghệ truy cập khác như GPRS,
UTMS hay WLAN. Một tiêu chí mới được đặt ra là làm thế nào để đưa ra các dịch
vụ đa phương tiện mới có khả năng làm tăng giá trị của các phương tiện truyền
thống hiện nay như thoại … một cách nhanh chóng và linh hoạt nhất.
Vì thế trong những năm qua, xu hướng hội tụ mạng internet, mạng di động
và mạng PSTN trở thành mối 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 IP duy nhất. Phân hệ IP Multimedia Subsystem(IMS) cũng ra
đời trong xu thế phát triển đó.
IMS sẽ đóng vai trò chủ chốt trong cơ sở hạ tầng mạng IP tương lai, tuy
nhiên nó vẫn còn đang trong giai đoạn phát triển. Sẽ cần phải có thời gian để cho
mạng điện thoại di động 3G có thể nâng cấp thành 3GPP phiên bản 5 và cho mạng
cố định chuyển dần từ mạng điện thoại chuyển mạch công cộng (PSTN) sang IMS
dựa trên nền tảng mạng thế hệ tiếp theo (NGN). Sẽ còn phải mất thêm nhiều năm
nữa trước khi IMS hoàn toàn được thực hiện. Tuy nhiên, các tổ chức và các doanh
nghiệp thì không thể chờ IMS. Rất nhiều nơi đã bắt đầu sử dụng giải pháp phần
mềm chuyển mạch SIP VoIP. SIP VoIP đã chứng tỏ được hiểu quả cũng như sự
phát triển rộng khắp trong suốt thời gian qua. Chính vì vậy cần phải có một giải
pháp để liên kết được giữa Open Source IMS và Open Source VoIP/SIP. Do đó, với
xu thế phát triển và yêu cầu trên, tác giả đã lựa chọn đề tài “Giải pháp kết nối mạng
IMS với VoIP/SIP qua dịch vụ Call Center”.
Em xin chân thành cám ơn PGS. TS. Nguyễn Hữu Thanh đã giúp đỡ tận tình
cho em trong thời gian làm luận văn vừa qua.
Xin chân thành cám ơn
Hà Nội, ngày 16 tháng 09 năm 2011
Học viên
Nguyễn Mạnh Hiếu
2
TÓM TẮT LUẬN VĂN
Phân hệ IMS ra đời với mục đích cung cấp các dịch vụ Internet mọi nơi và
mọi lúc thông qua việc sử dụng các công nghệ của mạng tế bào. IMS hứa hẹn mang
lại nhiều lợi ích bao gồm việc giảm chi phí các cuộc gọi đường dài, nâng cao chất
lượng các dịch vụ multimedia, cung cấp các dịch vụ tích hợp… Theo 3GPP, IMS
không hướng đến chuẩn hóa các dịch vụ mà nó hỗ trợ việc truy nhập các ứng dụng
multimedia của các đầu cuối không dây và có dây thông qua một lớp điều khiển
phân cách mạng truy nhập và lớp dịch vụ. Do đó, các dịch vụ không cần có các
chức năng điều khiển riêng mà sử dụng lớp điều khiển chung. Thông qua các giao
diện mà IMS định nghĩa, các nhà cung cấp có thể dễ dàng tích hợp và phát triển các
dịch vụ mới. Vì vậy, IMS chính là chìa khóa để tạo ra các dịch vụ đa dạng của hiện
tại và tương lai.
Dịch vụ Call là một dịch vụ cơ bản không thể thiếu đối với bất kì nhà cung
cấp dịch vụ nào. Vì vậy việc triển khai dịch vụ Call được sự quan tâm đầu tiên của
các nhà cung cấp mạng khi có một hệ thống mới. Trong luận văn này, tôi mong
muốn đưa đến cho người đọc không chỉ những kiến thức tổng quan về hệ thống
IMS mà còn thấy được sự linh hoạt của IMS trong việc kết hợp với các công nghệ
đã và đang được phát triển hiện nay.
3
ABSTRACT
The ideal of the IMS (IP Multimedia Subsystem) is to offer Internet services
everywhere and at any time using cellular technologies. IMS delivers a lot of
benefits including decreasing long-distance call cost, enhancing service qualities
(QoS), providing intergration of different services, etc. According to 3GPP, IMS
does not bring out the service standard; however, it supports wired terminations and
wireless ones in accessing multimedia application by using a control interface
isolating access network and application layer. Therefore, services can utilize this
common interface instead of requiring private control functions. By using IMS
defined interfaces, vendors can intergrate and develop new services easily. In brief,
IMS is a crucial key to create diversified services in present and future.
Call is a basic service and indispensable for any service provider. So the
deployment of Call service is the first attention of network providers when there is
any new system. In this thesis, I hope that the readers have not only know about the
overview knowleage of IMS but also you can see the flexibility of IMS in case of
techniq integration.
4
Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................1
LỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................................2
TÓM TẮT LUẬN VĂN .............................................................................................3
MỤC LỤC...................................................................................................................5
DANH SÁCH HÌNH VẼ ............................................................................................9
DANH SÁCH BẢNG BIỂU.....................................................................................10
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT.........................................................................11
CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU ............................................................................................15
1.1
Tầm quan trọng của đề tài ...........................................................................15
1.2
Nội dung nghiên cứu ...................................................................................19
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ IMS ......................................................................20
2.1
Các yêu cầu đối với IMS .............................................................................20
2.1.1
Phiên đa phương tiện IP........................................................................20
2.1.2
Chất lượng dịch vụ QoS .......................................................................20
2.1.3
Internetworking.....................................................................................21
2.1.4
Chuyển vùng (Roaming).......................................................................21
2.1.5
Điều khiển dịch vụ................................................................................21
2.1.6
Phát triển dịch vụ ..................................................................................22
2.1.7
Đa truy nhập..........................................................................................22
2.2
Tổng quan về các giao thức sử dụng trong IMS..........................................23
2.2.1
Giao thức điều khiển phiên...................................................................23
2.2.2
Giao thức AAA .....................................................................................24
2.2.3
Các giao thức khác................................................................................24
2.3
Kiến trúc tổng quát IMS ..............................................................................25
2.3.1
Mạng truy nhập.....................................................................................26
2.3.2
Mạng lõi................................................................................................26
2.3.3
Tầng dịch vụ .........................................................................................34
5
Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ
2.4
Định danh trong IMS...................................................................................35
2.4.1
Định danh người dùng công cộng.........................................................36
2.4.2
Định danh người dùng riêng .................................................................37
2.4.3
Mối quan hệ giữa định danh công cộng và định danh riêng.................37
2.4.4
Định danh dịch vụ công cộng ...............................................................39
2.5
SIM, USIM và ISIM trong 3GPP ................................................................40
2.5.1
SIM .......................................................................................................41
2.5.2
USIM ....................................................................................................41
2.5.3
ISIM ......................................................................................................41
2.6
Tiêu chuẩn lọc .............................................................................................41
2.7
Triển khai kiến trúc IMS .............................................................................46
CHƯƠNG 3: ĐIỀU KHIỂN PHIÊN TRONG IMS..................................................49
3.1
Chức năng của SIP ......................................................................................49
3.1.1
Mô tả phiên và SDP ..............................................................................49
3.1.2
Mô hình Offer/Answer..........................................................................50
3.1.3
SIP và SIPS URIs .................................................................................51
3.1.4
Định vị người dùng...............................................................................52
3.2
Cơ bản về SIP ..............................................................................................54
3.2.1
SIP là gì.................................................................................................54
3.2.2
SIP liên hệ với HTTP như thế nào........................................................55
3.2.3
Bản tin SIP ............................................................................................57
3.2.4
Phiên giao dịch (Transaction) ...............................................................58
3.2.5
Hội thoại (dialog)..................................................................................60
3.2.6
Trường điều khiển Record-Route, Route và Contact ...........................62
CHƯƠNG 4: MÁY CHỦ CHỨC NĂNG.................................................................63
4.1. Máy chủ ứng dụng trong IMS ........................................................................63
4.1.1. Chức năng của AS trong mô hình IMS (Máy chủ ứng dụng) .....................63
4.1.2. Các chế độ hoạt động của máy chủ ứng dụng.............................................64
4.1.1.1. As hoạt động như Sip UA....................................................................65
6
Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ
4.1.1.2. As hoạt đông như một back-to-back user agent ..................................65
4.1.1.3. As đóng vai trò là Sip Proxy máy chủ ứng dụng.................................66
4.1.1.4. As đóng vai trò là một Sip Redirect máy chủ ứng dụng:.....................67
4.1.3. Giao diện AS với các thành phần khác trong mạng ....................................68
4.1.3.1. Giao diện với IMS core – ISC ..............................................................68
4.1.3.2. Giao diện với HSS – Sh ........................................................................69
4.1.4. Qúa trình cung cấp dịch vụ - tương tác giữa S-CSCF với máy chủ ứng dụng
AS ..........................................................................................................................73
4.1.4.1. Giới thiệu ..............................................................................................73
4.1.4.2. Sự hình thành tiêu chuẩn lọc khởi tạo ..................................................73
4.1.4.3. Lựa chọn máy chủ ứng dụng ................................................................75
4.1.4.4. Hành vi của máy chủ ứng dụng ............................................................76
4.1.4.5. Máy chủ ứng dụng tương tác với HSS để tải thông tin liên quan tới
người dùng thông qua giao diện Sh ...................................................................77
4.1.4.6. Máy chủ ứng dụng gửi yêu cầu về phía S-CSCF .................................77
4.2. Tổng đài Asterisk ...........................................................................................78
4.2.1. Giới thiệu chung ..........................................................................................78
4.2.2. Cấu trúc của Asterisk ..................................................................................79
4.2.3. Tính năng của Asterisk................................................................................81
4.2.4. Các giao thức VoIP được Asterisk hỗ trợ ...................................................84
4.2.5. Các định dạng file........................................................................................85
4.2.6. Dialplan trong Asterisk: ..............................................................................87
4.3. Tổng đài Openser ...........................................................................................88
4.3.1. Lịch sử phát triển của SER..........................................................................88
4.3.2. Các đặc tính .................................................................................................90
4.3.3. Kiến trúc OpenSER .....................................................................................91
CHƯƠNG 5: GIẢI PHÁP KẾT NỐI VÀ TRIỂN KHAI DỊCH VỤ CALL CENTER
TRÊN NỀN IMS
5.1. Giải pháp kết nối ............................................................................................98
5.1.1. Mô hình giải pháp mới ................................................................................98
7
Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ
5.1.2. Những ưu điểm của giải pháp ...................................................................100
5.2. Xây dựng dịch vụ Call Center chạy trên nền IMS .......................................101
5.1.1. Kịch bản dịch vụ và mô hình kết nối ........................................................103
5.1.2. Các thủ tục xử lý trong dịch vụ Call Center trên nền IMS........................105
5.1.1. Quá trình đăng ký ..................................................................................105
5.1.2. Quá trình thực hiện cuộc gọi..................................................................109
5.1.3. Xây dựng một số module mới trên IMS Client .....................................111
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI.......................................117
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................................119
8
Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ
DANH SÁCH HÌNH VẼ
Hình 0-1: Tổng quan kiến trúc IMS......................................................................... 25
Hình 0-2: Giao tiếp giữa PSTN/CS gateway và mạng CS....................................... 31
Hình 0-3: P-CSCF đặt tại mạng khách..................................................................... 33
Hình 0-4: P-CSCF đặt tại mạng chủ ....................................................................... 34
Hình 0-5: Quan hệ giữa định danh người dùng riêng và định danh người dùng công
cộng theo 3GPP R5 .................................................................................................. 38
Hình 0-6: Quan hệ giữa định danh người dùng riêng và định danh người dùng công
cộng theo 3GPP R6 .................................................................................................. 39
Hình 0-7: Cấu trúc của User Profile......................................................................... 43
Hình 0-8: Cấu trúc tiêu chuẩn lọc khởi tạo .............................................................. 44
Hình 0-9: Sơ đồ các khối chức năng trong kiến trúc IMS ....................................... 47
Hình 0-10: Một ví dụ về mô tả phiên SDP .............................................................. 49
Hình 0-11: Các kiểu trong SDP ............................................................................... 50
Hình 0-12: Mô tả phiên SDP của Bob ..................................................................... 51
Hình 0-13: Alice đăng ký vị trí người dùng với tên miền domain.com registrar .... 53
Hình 0-14: Các bước thiết lập một cuộc gọi ............................................................ 55
Hình 0-15: Cấu trúc bản tin SIP............................................................................... 58
Hình 0-16: Transaction ............................................................................................ 60
Hình 0-17: Luồng cuộc gọi trong một hội thoại SIP................................................ 61
Hình 0-18: Cách sử dụng Record-Route, Route và Contact .................................... 62
Hình 4-1: Hướng tiếp cận dịch vụ trong kiến trúc IMS ........................................... 63
Hình 4-2: AS hoạt động như SIP UA....................................................................... 65
Hình 4-3: Kiến trúc logic của SIP B2BUA.............................................................. 65
Hình 4-4: AS ứng dụng đóng vai trò SIP B2BUA................................................... 66
Hình 4-5: AS ứng dụng đóng vai trò SIP PROXY AS ............................................ 67
Hình 4-6: AS ứng dụng đóng vai trò SIP Redirect AS ............................................ 67
Hình 4-7: Sh data uml diagram ................................................................................ 71
Hình 4-8: Sơ đồ khối Asterisk.................................................................................. 80
Hình 4-9: Ví dụ về hệ thống Asterisk ...................................................................... 82
Hình 5-1: Mô hình tổng đài Call Center trên thực tế ..............................................102
Hình 5-2: Mô hình hệ thống Call Center trên nền IMS ..........................................104
Hình 5-3: Quá trình đăng nhập hệ thống.................................................................106
Hình 5-4: Quá trình đăng nhập hệ thống (tiếp).......................................................108
Hình 5-5: Quá trình thực hiện cuộc gọi ..................................................................109
Hình 5-6: Giao diện ghi nhận phản hồi khách hàng ...............................................113
Hình 5-7: Giao diện tra cứu và tìm kiếm thông tin phản hồi khách hàng...............116
9
Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ
DANH SÁCH CÁC BẢNG
Bảng 4-1: Các định dạng file Asterisk hỗ trợ .......................................................... 85
Hình 4-2: Hệ thống quản lý file của Asterisk .......................................................... 87
10
Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT
STT
Từ viết
Tên đầy đủ
01
3GPP
Third Generation Partnership Project
02
3GPP2
Third Generation Partnership Project 2
03
ACK
Acknowledgment
04
ADSL
Asymmetric Digital Subscriber Line
05
AS
Application Server
06
ATM
Asynchoronous Transfer Mode
07
B2BUA
Back-to-back User Agent
08
BGCF
Breakout Gateway Control Function
09
BICC
Bearer Independent Call Control
10
COPS
Common Open Policy Service
11
CSCF
Call Session Control Function
12
DHCP
Dynamic Host Configuration Protocol
13
DNS
Domain Name System
14
ENUM
Telephone Number Mapping
15
GGSN
Gateway GPRS Support Node
16
GPRS
General Packet Radio Service
17
GSM
Global System for Mobile Communications
18
HLR
Home Location Register
19
HSS
Home Subscriber Server
20
HTTP
Hypertext Transfer Protocol
21
I-CSCF
Interrogating-CSCF
22
IETF
Internet Engineering Task Force
23
IFC
Initial Filter Criteria
24
IM-SSF
IP Multimedia Service Switching Function
25
IMS
IP Multimedia Subsystem
11
Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ
26
IMSI
International Mobile Subscriber Identifier
27
IP
Internet Protocol
28
IP-CAN
IP Connectivity Access Network
29
ISC
IMS Service Control
30
ISIM
IP multimedia Services Identity Module
31
ISUP
ISDN User Part
32
ITU-T
International Telecommunication Union-Telecommunications
33
MAP
Mobile Application Part
34
MEGACO Media Gateway Control
35
MGCF
Media Gateway Control Function
36
MGW
Media Gateway
37
MIME
Multipurpose Internet Mail Extensions
38
MRF
Media Resource Function
39
MRFC
Media Resource Function Controllers
40
MRFP
Media Resource Function Processors
41
MSISDN
Mobile Subscriber ISDN Number
42
NAI
Network Access Identifier
43
OSA-SCS
Open Service Access–Service Capability Server
44
P-CSCF
Proxy-CSCF
45
PA
Presence Agent
46
Policy Decision Function
47
PEP
Policy Enforcement Point
48
PIDF
Presence Information Data Format
49
PS
Presence Agent
50
PSI
Public Service Identity
51
PSTN
Public Switched Telephone Network
52
PUA
Presence User Agent
53
QoS
Quality of Service
12
Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ
54
RTP
Real-Time Transport Protocol
55
RTCP
RTP Control Protocol
56
RTSP
Real-Time Streaming Protocol
57
S-CSCF
Serving-CSCF
58
SCTP
Stream Control Transmission Protocol
59
SDP
Session Description Protocol
60
SFC
Subsequent Filter Criteria
61
SGSN
Serving GPRS Support Node
62
SGW
Signalling Gateway
63
SIM
Subscriber Indetity Module
64
SIP
Session Initiation Protocol
65
SLF
Subscriber Location Function
66
SPT
Service Point Trigger
67
SS7
Sinaling System No. 7
68
TCP
Transmission Control Protocol
69
THIG
Topology Hiding Inter-network Gateway
70
UA
User Agent
71
UAC
User Agent Client
72
UAS
User Agent Server
73
UDA
User Data Answer
74
UDP
User Datagram Protocol
75
UDR
User Data Request
76
UE
User Equipment
77
UICC
Universal Integrated Circuit Card
78
UMTS
Universal Mobile Telecommunication System
79
URI
Uniform Resource Identifier
80
URL
Uniform Resource Locator
81
USIM
Universal Subscriber Identity Module
13
Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ
82
VoIP
Voice over IP
83
VoD
Video on Demand
84
WAP
Wireless Application Protocol
85
WLAN
Wireless Local Access Network
86
WLSS
WebLogic SIP Server
87
XML
Extensible Markup Language
14
Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ
CHƯƠNG 1.
MỞ ĐẦU
1.1 Tầm quan trọng của đề tài
Mục đích của mạng thế hệ thứ 3 là hợp nhất hai mô hình thông tin thành công
nhất hiện nay là mạng tế bào và Internet. IMS là nhân tố chính trong kiến trúc mạng
3G làm cho nó có khả năng cung cấp truy cập tới tất cả các dịch vụ mà Internet có
thể cung cấp cho mạng tế bào. Hãy tưởng tượng, bạn có thể truy cập vào một trang
web yêu thích, đọc email, xem phim hoặc tham gia vào một buổi hội thảo truyền
hình ở bất cứ đâu chỉ bằng một cách đơn giản là lấy chiếc di động 3G ra khỏi túi.
Cùng với sự phát triển của mạng thế hệ thứ ba trong những năm gần đây
Internet đã phát triển với một tốc độ chóng mặt. Lý do chính cho việc phát triển
mạnh mẽ này là khả năng cung cấp các dịch vụ tiện ích mà hàng trăm người sử
dụng ưa thích. Một trong các ví dụ điển hình là www và email nhưng bên cạnh đó
còn có rất nhiều các dịch vụ khác như instant message, presence, voip, hội thảo
truyền hình…
Với mong muốn kết hợp các dịch vụ internet và các dịch vụ di động truyền
thống để đáp ứng ngày càng tốt hơn nhu cầu của khách hàng, các nhà phát triển đã
không ngừng nghỉ trong việc sáng tạo ra các kiến trúc mạng mới, các công nghệ
mới nhằm thực hiện mục đích này. Sự ra đời của phân hệ IMS trong kiến trúc mạng
3G chính là bước phát triển quan trọng trong quá trình hợp nhất dịch vụ đó.
Lợi ích mà IMS đem lại:
Việc phát triển hệ thống này không chỉ đem lại những lợi ích về mặt kinh tế
cho nhà cung cấp dịch vụ mà còn đem lại nhiều tiện ích cho người sử dụng :
Về phía nhà cung cấp dịch vụ: cho phép đưa ra nhanh chóng các máy
chủ ứng dụng với các dịch vụ mới vào trong mạng của nhà khai thác mạng di động.
Thông qua giao diện isc, máy chủ ứng dụng sip(ví dụ máy chủ ứng dụng push-totalk), sip enabling services as(ví dụ máy chủ ứng dụng presence) hay gateway có
thể được kết nối vào ims, hỗ trợ nhiều loại truy nhập khác nhau….
15
Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ
Về phía người sử dụng: cho phép người sử dụng có thể truy nhập dễ
dàng và an toàn vào mạng đa phương tiện thông, chất lượng dịch vụ được nâng cao,
có cơ hội sử dụng nhiều các dịch vụ tiện ích mới….
Một tất yếu khác là khi công nghệ và khoa học phát triển, sự hội nhập giữa
các nước ngày càng cao, các dịch vụ đã hoàn toàn sẵn có đối với người dùng thì nhà
cung cấp dịch vụ nào thỏa mãn được người dùng về sự đa dạng trong dịch vụ cung
cấp, sự tiện dụng cũng như chi phí thấp nhất sẽ chiếm được lợi thế cạnh trong cạnh
tranh và do đó sẽ kiếm được nhiều lợi nhuận. Khả năng cung cấp các dịch vụ với
những tính năng như thế là hoàn toàn có thể với IMS.
Những lợi ích mà SIP VoIP đem lại
+ Theo dự báo của nhiều chuyên gia, trong vài năm sắp tới sẽ có khoảng 300
tỷ đôla Mỹ kinh phí đầu tư cho ngành công nghiệp viễn thông được chuyển sang
cho các thiết bị, dịch vụ mạng hỗ trợ giải pháp IP Telephony trên mạng LAN và các
dịch vụ VoIP trọn gói trên mạng WAN. Nhờ xuất hiện đúng lúc, công nghệ mạng
hỗ trợ IP Telephony và VoIP đã có ảnh hưởng và tác động mạnh mẽ đến thị trường
cung cấp các dịch vụ viễn thông.
+ IP Telephony và VoIP đã làm cho các tính năng của điện thoại truyền
thống trở nên lỗi thời vì tất cả tính năng, ứng dụng thông tin liên lạc mới hiện đã có
mặt trên thế giới viễn thông hội tụ hỗ trợ nền tảng mạng IP. Số lượng và chủng loại
tính năng thoại có ở các giải pháp IP Telephony và VoIP hiện nay được đánh giá là
rất nhiều và hấp dẫn. Tất cả tính năng này có sẵn mà không đòi hỏi thêm bất kỳ chi
phí đầu tư nào bởi vì chúng hoạt động trên nền tảng mạng IP và được "vận chuyển"
trên mạng máy tính y như các ứng dụng máy tính thông thường.
+ Ngày nay, hầu hết các tổ chức, DN đều sử dụng mô hình hệ thống ĐT
truyền thống, hoặc đã chuyển đổi toàn bộ hay từng phần sang hệ thống IP
Telephony và VoIP để hỗ trợ tốt hơn cho công việc kinh doanh. Nếu DN đã trang bị
thiết bị kỹ thuật số (như tổng đài PBX), thì có thể tiết kiệm được đáng kể chi phí
đầu tư bằng cách tái sử dụng hầu hết các thiết bị này với hệ thống VoIP mới.
16
Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ
+ Nhờ có khả năng loại bỏ tận gốc những hệ thống thông tin trùng lắp và dư
thừa, các tác vụ chính của việc cài đặt và quản lý hệ thống IP Telephony và VoIP
trở nên dễ dàng hơn. Những thao tác di chuyển, bổ sung và thay đổi ở hệ thống ĐT
truyền thống trước đây đòi hỏi tài nguyên phức tạp và thường rất tốn kém, nhưng
với hệ thống IP Telephony thì mạng VoIP sẽ tự động tự điều chỉnh để tương thích
với vị trí mới của người dùng. Nhà quản lý hệ thống có thể từ bất kỳ máy tính nối
mạng nào tiến hành kiểm tra, thiết lập mục đích sử dụng, tài khoản và nhiều dữ liệu
khác cho người dùng. Với hệ thống viễn thông nền IP, công việc quản lý và bảo trì
mạng ĐT trở nên kinh tế và hiệu quả hơn.
+ IP Softphone là giải pháp phần mềm gọi ĐT Internet dành cho các máy
tính sử dụng hệ điều hành Windows. Phần mềm này cho phép người dùng dễ dàng
truy xuất đến các dịch vụ viễn thông thời gian thực (có hoặc không thu phí) và
những tính năng cải tiến khác với cách thức sử dụng thật đơn giản: chỉ cần nhấn
chuột để quay số cuộc gọi. Trong một mạng viễn thông nền IP, nhân viên có thể tự
do đi lại bất kỳ đâu trong văn phòng công ty, nối máy tính xách tay vào mạng, bắt
đầu làm việc và nhận/thực hiện các cuộc gọi. Mạng sẽ tự động nhận dạng người
dùng và áp đặt các thông tin cá nhân (profile) của người dùng đó có trong cơ sở dữ
liệu kiểm soát của hệ thống. Thậm chí, nhân viên còn có thể chuyển tiếp các cuộc
gọi đến vào bất kỳ ĐT bàn nào ở những vị trí tạm thời (ĐT này không cần thiết phải
hỗ trợ IP).
+ VoIP với những ưu điểm như giảm chi phí liên lạc; khả năng tích hợp dễ
dàng các hệ thống dữ liệu, thoại và video; cơ sở dữ liệu có khả năng kiểm soát tập
trung; tính năng thoại di động cải tiến giúp tiết kiệm thời gian và chi phí...Với giao
thức SIP (Session Initiation Protocol) cho phép nhiều ứng dụng, thiết bị phần cứng
mới dễ dàng triển khai giải pháp VoIP trên mạng LAN, WAN hoặc Internet. Hầu
hết các modem và router ADSL hiện nay đều hỗ trợ VoIP và giao thức SIP, các DN
vừa và nhỏ có thể nhanh chóng triển khai mô hình ĐT Internet thông qua đường
truyền Internet với các dịch vụ VoIP miễn phí như iFone, IPTel, DrayTel,
MediaRing, Voice777...
17
Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ
+ Các mạng viễn thông nền IP luôn cung cấp một nền tảng hiệu quả để quản
lý toàn diện hệ thống. Bạn có khả năng kiểm soát chi tiết đến từng bit dữ liệu đang
được lưu chuyển trên mạng IP Telephony (LAN) hay mạng VoIP (WAN). Trong
các mạng chuyên dụng này (mạng viễn thông nền IP), chất lượng thoại có thể đạt
đến 99,99%. Con số này không đồng nghĩa với việc "trục trặc không bao giờ xảy
ra" nhưng trong môi trường mạng hội tụ nền IP, khả năng phát hiện sớm các triệu
chứng và thay đổi những cài đặt trước khi có bất kỳ trục trặc nào xảy ra đã được cải
tiến đáng kể.
+ VoIP hoạt động trên nền tảng mạng IP và nhiều ứng dụng web trước đây
chỉ có thể hoạt động trên Internet thì hiện giờ đã có thể hoạt động trên mạng nền IP.
Người dùng có thể truy cập các website cần thiết ngay từ chiếc ĐT để bàn nền IP
hoặc đưa các đường link đặc biệt lên trang chủ của ĐT đang sử dụng. Người dùng
có thể bổ sung giải pháp ĐT kèm hình ảnh Video Telephony Solution bằng các
phần mềm ứng dụng video trên nền IP, qua đó cho phép một máy tính để bàn hay
máy tính xách tay giả lập một chiếc ĐT IP trong văn phòng. Chất lượng hình ảnh và
âm thanh khi sử dụng trên mạng nội bộ thường tốt hơn khi sử dụng qua kết nối
Internet do hiếm khi gặp phải tình trạng trễ tiếng hay khựng hình.
+ Lưu lượng truyền dữ liệu máy tính (không phải là dữ liệu thoại) trên hệ
thống mạng ĐT thường chỉ chiếm khoảng 30% băng thông của toàn hệ thống. Ưu
điểm của VoIP là dữ liệu được đóng lại thành gói và các gói dữ liệu này được
truyền thông qua kết nối T-1 trên một phần nhỏ băng thông của kênh DSO
+ Nếu một DN có nhiều văn phòng cách xa nhau (ở các thành phố, tỉnh hay
quốc gia khác) thì VoIP sẽ giúp tiết kiệm được đáng kể chi phí gọi ĐT đường dài
giữa các văn phòng này. Tất cả những gì DN cần làm là bổ sung thêm giải pháp
phần cứng và phần mềm thích hợp vào hệ thống mạng máy tính sẵn có của mình.
Với một hệ thống VoIP hoàn chỉnh, DN thậm chí còn có thể triển khai giải pháp
chuyển tiếp cuộc gọi thông minh, cho phép "hạn chế" các cuộc gọi đường dài trực
tiếp từ một khu vực (tỉnh, thành phố hay quốc gia) sang một khu vực khác (cả 2 khu
18
Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ
vực này phải có văn phòng của DN này) bằng cách chuyển dữ liệu thoại thông qua
mạng VoIP nội bộ rồi sau đó chuyển tiếp sang hệ thống PSTN.
Chính vì những lợi ích to mà cả IMS và VoIP đem lại, cũng như sự khó khăn
và hạn chế trong quá trình triển khai nên những giải pháp nghiên cứu để kết hợp
được ims và SIP VoIP là hết sức cần thiết để chuẩn bị cho bước tiếp theo khi IMS
được triển khai rộng rãi.
1.2 Nội dung nghiên cứu
Với mục đích nghiên cứu và phát triển các dịch vụ Giá trị Gia tăng dựa trên
kiến trúc ims nên trong đề tài này tôi sẽ trình bày tổng quan về IMS, tổng đài
asterisk, openser, và tập trung vào giải pháp để tích hợp Asterisk vào IMS cũng như
đưa ra mô hình dịch vụ Call center chạy trên nền IMS.
Tổng quan về IMS: tìm hiểu về kiến trúc IMS, các thành phần, chức năng
của từng thành phần và kiến trúc triển khai và một số các khái niệm quan trọng sử
dụng trong IMS.
Giới thiệu về máy chủ ứng dụng: giới thiệu về máy chủ ứng dụng trong
kiến trúc IMS, chức năng và chế độ hoạt động, giao diện từ máy chủ ứng dụng Sip
tới các thành phần khác trong mạng lõi IMS.
Tổng đài Asterisk: Giới thiệu về tổng đài Asterisk.
Tổng đài Openser: Giới thiệu về tổng đài Openser
Lựa chọn giải pháp kết nối và triển khai dịch vụ Call Center: Đưa ra
giải pháp kết nối cho IMS với VoIP/SIP. Trình bày giải pháp ứng dụng trong luận
văn và những ưu điểm của giải pháp được chọn. Trình bày dịch vụ Call Center trên
nền IMS. Đưa ra kịch bản dịch vụ, mô hình kết nối, các thủ tục xử lý dịch vụ và các
flow của dịch vụ.
19
Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ
CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ IMS
Trong chương này tôi sẽ đưa ra giới thiệu tổng quan về kiến trúc của IMS
cũng như các thành phần và chức năng của nó. Đồng thời tôi xin giới thiệu chung về
các giao thức sử dụng trong IMS cũng như các định nghĩa liên quan.
2.1
Các yêu cầu đối với IMS
IMS hướng đến:
• Kết hợp các xu thế mới nhất trong công nghệ.
• Tạo ra mô hình di động Internet.
• Tạo ra nền tảng phổ biến để phát triển các dịch vụ đa phương tiện
khác nhau.
• Tạo ra cơ chế nâng cao lợi nhuận vì cách sử dụng của mạng chuyển
mạch gói di động.
2.1.1 Phiên đa phương tiện IP
IMS có thể đưa ra một dải rộng các dịch vụ. Mặc dù vậy, có một dịch vụ đặc
biệt quan trọng với người dùng: đó là thông tin liên lạc audio và video. Yêu cầu này
nhấn mạnh đến sự cần thiết hỗ trợ dịch vụ chính được tạo ra bởi IMS: các phiên
multimedia qua mạng chuyển mạch gói. Multimedia có liên quan đến sự tồn tại
đồng thời của một vài loại media, trong trường hợp này là audio và video.
Giao tiếp multimedia được chuẩn hóa trong tài liệu 3GPP trước đây, nhưng
những giao tiếp multimedia này diễn ra trên mạng chuyển mạch kênh hơn là trên
mạng chuyển mạch gói.
2.1.2 Chất lượng dịch vụ QoS
Chất lượng dịch vụ (QoS – Quality of Service) là yêu cầu chủ yếu trong
IMS. QoS cho một phiên liên quan được xác định bởi một số nhân tố, như băng
thông cực đại có thể cấp cho người dùng dựa trên thuê bao của người dùng hoặc
trạng thái hiện tại của mạng. IMS cho phép nhà khai thác mạng điều khiển QoS mà
20
Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ
người dùng đưa ra, do đó các nhà khai thác mạng có thể phân biệt các nhóm khách
hàng khác nhau.
2.1.3 Internetworking
Hỗ trợ cho tương tác với Internet là một yêu cầu rõ ràng với IMS, Internet
đưa ra hàng triệu đích đến tiềm năng cho các phiên multimedia được khởi tạo trong
IMS. Khi tương tác với Internet, số lượng đích đến tiềm năng cho các phiên đa
phương tiện được mở rộng một cách đột ngột.
IMS cũng được yêu cầu có thể làm việc được với mạng chuyển mạch kênh,
như mạng PSTN (Public Switched Telephone Network), hay các mạng tế bào đang
tồn tại. Đầu cuối IMS có thể kết nối được đến cả mạng chuyện mạch kênh và mạng
chuyển mạch gói. Vì thế, khi người dùng muốn gọi đến điện thoại trong mạng
PSTN hay mạng tế bào, đầu cuối IMS sẽ chọn sử dụng vùng chuyển mạch kênh.
Vì vậy, mặc dù tương tác với mạng chuyển mạch kênh không được yêu cầu
một cách nghiêm ngặt, thì hầu hết các đầu cuối IMS sẽ hỗ trợ vùng chuyển mạch
kênh. Yêu cầu hỗ trợ tương tác với mạng chuyển mạch kênh có thể được coi như là
một yêu cầu dài hạn. Yêu cầu này sẽ được triển khai khi ta xây dựng đầu cuối IMS
chỉ hỗ trợ chuyển mạch gói.
2.1.4 Chuyển vùng (Roaming)
Chuyển vùng (roaming) là yêu cầu chung kể từ khi phát minh ra mạng tế bào
thứ hai. Người dùng có thể chuyển vùng sang các mạng khác, ví dụ như khi chuyển
sang một quốc gia khác. Hiển nhiên là IMS sẽ kế thừa yêu cầu này, do đó nó có thể
cho phép người dùng chuyển vùng sang các quốc gia khác nhau.
2.1.5 Điều khiển dịch vụ
Các nhà khai thác mạng muốn áp dụng những chính sách trong việc phân
phát dịch vụ đến người dùng. Chúng ta có thể chia những chính sách đó làm hai
loại.
• Các chính sách chung có thể áp dụng được cho tất cả người dùng
trong mạng.
• Các chính sách cá nhân có thể áp dụng cho một người dùng nhất định.
21
Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ
Loại chính sách đầu tiên bao gồm một tập hợp các giới hạn được áp dụng
cho tất cả người dùng trong mạng. Ví dụ, nhà vận hành mạng có thể muốn giới hạn
việc sử dụng audio codec băng rộng, như G.711 (ITU-T Recommendation G.711),
trong mạng của họ. Thay vì như thế, họ có thể đưa ra các codec băng thông thấp
hơn như AMR (Adaptive Multi Rate).
Loại chính sách thứ hai bao gồm một tập các chính sách được đáp ứng cho
mỗi người dùng. Ví dụ, một người dùng có thể có vài thuê bao để sử dụng các dịch
vụ IMS không bao gồm video. Đầu cuối IMS sẽ hầu hết là có khả năng hỗ trợ
video, nhưng trong trường hợp nỗ lực khởi tạo một phiên multimedia mà có cả
video, thì nhà vận hành mạng sẽ ngăn không cho phiên đó được khởi tạo.
2.1.6 Phát triển dịch vụ
Yêu cầu về tạo ra dịch vụ có ảnh hưởng mạnh trong thiết kế kiến trúc IMS.
Yêu cầu này nói rõ các dịch vụ IMS không cần thiết phải được chuẩn hóa. Yêu cầu
này biểu diễn một dấu mốc trong thiết kế cellualar bởi vì trong quá khứ, mọi dịch
vụ đơn đều được chuẩn hóa hoặc là có sự triển khai phù hợp. Thậm chí các dịch vụ
được chuẩn hóa thì không có gì đảm bảo rằng các dịch vụ sẽ làm việc khi chuyển
sang một mạng khác.
IMS hướng đến làm giảm thời gian cần thiết khi đưa ra một dịch vụ mới.
Trong quá khứ, việc chuẩn hóa dịch vụ và kiểm tra vận hành gây ra sự chậm trễ lớn,
và IMS ra đời sẽ làm giảm việc chậm trễ đó.
2.1.7 Đa truy nhập
Yêu cầu đa truy nhập ở đây nói đến các phương tiện truy nhập khác hơn
GPRS. IMS là mạng all-IP và cũng như bất kỳ một mạng IP nào khác, nó ở lớp thấp
hơn và độc lập truy nhập. Bất kỳ mạng truy nhập nào về nguyên tắc cũng có thể
truy cập đến IMS. Ví dụ, IMS có thể được truy nhập sử dụng WLAN (Wireless
Local Area Network), ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line), HFC (Hybird
Fiber Coax) hoặc là Cable Modem. Tuy nhiên, 3GPP cam kết phát triển giải pháp
cho việc cải tiến GSM, tập trung vào truy nhập GPRS (cả trong GSM và UMTS,
Universal Mobile Telecommunication System) cho phiên bản đầu tiên của IMS (ví
22
Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ
dụ, Release 5). Các phiên bản tiếp theo sẽ nghiên cứu các truy nhập khác, ví dụ như
WLAN.
2.2
Tổng quan về các giao thức sử dụng trong IMS
2.2.1 Giao thức điều khiển phiên
Các giao thức điều khiển cuộc gọi đóng vai trò quan trọng trong bất kỳ một
hệ thống điện thoại nào. Trong mạng chuyển mạch kênh, các giao thức điều khiển
cuộc gọi nói chung là TUP (Telephony User Part), ISUP (ISDN User Part) và BICC
(Bearer Independent Call Control). Các giao thức được xem xét để sử dụng làm
giao thức điều khiển phiên cho IMS hiển nhiên là dựa trên IP. Các giao thức có thể
được sử dụng là:
Bearer Independent Call Control (BICC) : BICC là một cải tiến của ISUP.
Không như ISUP, BICC tách biệt mặt phẳng báo hiệu ra khỏi mặt phảng media, do
đó báo hiệ có thể truyền qua một tập các nút riêng biệt chứ không đi qua mặt phẳng
media. Thêm nữa, BICC hỗ trợ và có thể chạy trên các công nghệ khác nhau như IP,
SS7 (Sinaling System No. 7) hay ATM (Asynchoronous Transfer Mode).
H.323 : tương tự như BICC, H.323 là giao thức do ITU-T phát triển. H.323
định nghĩa một giao thức mới để thiết lập phiên multimedia. Không như BICC,
H.323 được thiết kế từ những ngày đầu tiên nhằm hỗ trợ công nghệ IP. Trong
H.323, báo hiệu và media không cần truyền qua cùng một tập các host.
SIP (Session Initiation Protocol) : được đặc tả bởi IETF như là một giao
thức để thiết lập và quản lý các phiên multimedia qua mạng IP. SIP tuân theo mô
hình client-server nổi tiếng, mô hình được sử dụng bởi nhiều giao thức được phát
triển bởi IETF. Các nhà thiết kế SIP đã mượn nguyên lý thiết kế từ SMTP (Simple
Mail Transfer Protocol) và đặc biệt là HTTP (Hypertext Transfer Protocol). SIP kế
thừa hầu hết các đặc điểm của nó từ hai giao thức trên. Đó là một điểm mạnh của
SIP bởi vì HTTP và SMTP là những giao thức thành công nhất trên Internet. SIP
không giống như BICC và H.323, SIP là giao thức dựa trên text. Điều đó có nghĩa
là nó dễ dàng để mở rộng, sửa lỗi và sử dụng để xây dựng các dịch vụ.
23
Luận văn tốt nghiệp Thạc sỹ
SIP được chọn làm giao thức điều khiển phiên trong IMS. Thực tế SIP làm cho việc
tạo ra các dịch vụ mới trở nên dễ dàng và vì SIP dựa trên HTTP nên các nhà phát
triển dịch vụ SIP có thể sử dụng tất cả các cơ chế được phát triển cho HTTP như
CGI (Common Gateway Interface) và Java Servlet.
2.2.2 Giao thức AAA
Ngoài giao thức điều khiển phiên thì còn có một số giao thức khác đóng vai
trò quan trọng trong IMS. Diameter (là giao thức được định nghĩa trong RFC 3588)
được chọn làm giao thức AAA (Authentication, Authorization, and Accounting)
trong IMS.
Diameter là một cải tiến của RADIUS (được định nghĩa trong RFC 2865), đó
là một giao thức được sử dụng rộng rãi trong Internet để thực hiện AAA. Ví dụ, khi
người dùng quay số đến nhà cung cấp dịch vụ Internet thì server truy nhập mạng sử
dụng RADIUS để chứng thực (authenticate) và cấp quyền (authorize) cho người
dùng truy cập mạng. Diameter bao gồm một giao thức cơ bản được bổ sung với ứng
dụng Diameter. Các ứng dụng Diameter là sự lựa chọn hoặc mở rộng Diameter để
phù hợp với một ứng dụng cụ thể trong một môi trường. IMS sử dụng Diameter
trong một số giao diện, mặc dù không phải tất cả các giao diện sử dụng cùng một
ứng dụng Diameter. Ví dụ, IMS định nghĩa ứng dụng Diameter để tương tác với SIP
trong quá trình phiên được thiết lập và một ứng dụng khác để thực hiện điều khiển
tài khoản.
2.2.3 Các giao thức khác
Cùng với SIP và Diameter là các giao thức khác được sử dụng trong IMS.
Giao thức COPS (Common Open Policy Service) được sử dụng để truyền các chính
sách giữa các PDP (Policy Decision Points) và PEP (Policy Enforcement Points).
H.248 và các gói của nó được sử dụng bởi các nút tín hiệu điều khiển trong mặt
phẳng media. H.248 được phát triển bởi ITU-T và IETF cũng được đề cập đến như
là giao thức MEGACO (Media Gateway Control). RTP (Real-time Transport
Protocol) và RTCP (RTP Control Protocol) được sử dụng để truyền dữ liệu thời
gian thực như video và audio.
24
