Ims - IP Multimedia Subsystem

Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh
Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên
Khoa Điện Tử-Viễn Thông
&&
Đề tài
IMS
( IP MULTIMEDIA SUBSYSTEM )
GVGD: Th.s Trương Tấn Quang

Nhóm thực hiện: Nguyễn Thị Minh Châu 0620003
Trần Quốc Cường 0620006
Tp.HCM, ngày 20 tháng 12 năm 2009
IP Multimedia Subsystem
Mục lục
2
IP Multimedia Subsystem
Danh mục các bảng
3
IP Multimedia Subsystem
Danh mục các hình
 
Từ viết tắt Tiếng Anh Nghĩa
ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số bất đối xứng
AVP Attribute Value Pairs Cặp giá trị thuộc tính
BGCF Breakout gateway control function Chức năng điều khiển cổng truyền thông
BICC Bearer Independent Call Control Giao thức điều khiển cuộc gọi độc lập với
kênh sóng mang
BSC Base Station Controller Chức năng điều khiển trạm gốc
CCF Charging Collection Function Chức năng tính phí tổng hợp
CGI Common Gateway Interface Cổng giao diện chung
COPS Common Open Policy Services Dịch vụ chính sách mở chung

CPL Call Processing Language Ngôn ngữ xử lý cuộc gọi
CS Circuit Switched Chuyển mạch mạch
DHCP Dynamic Host Configuration Protocol Giao thức cấu hình động máy chủ
DNS Domain Name System Hệ thống phân giải tên miền
EAP Extensible Authentication Protocol Giao thức chứng thực mở rộng
ETSI European Telecommunication Standards
Institute
Viện tiêu chuẩn viễn thông châu Âu
FQDN Fully qualified domain name Tên miền đầy đủ
FTTH Fiber To The Home Cáp quang đến nhà dân
GGSN Gateway GPRS Support Node Nút hổ trợ cổng GPRS
GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói chung
GSM Global System for Mobile communications Hệ thống thông tin di động toàn cầu
HSS Home Subscriber Server Máy chủ thuê bao thường trú
HTTP Hypertext Transfer Protocol Giao thức truyền siêu văn bản
IANA Internet Assigned Numbers Authority Tổ chức cấp phát số hiệu Internet
ICID IMS Charging ID Mã tính phí trong IMS
IETF Internet Engineering Task Force Lực Lượng Quản Lý Kỹ Thuật
IMSI International Mobile Subscriber Identifier Khóa nhận dạng thuê bao di động quốc tế
ISDN Integrated Services Digital Network Mạng dịch vụ số tích hợp
LPDP Local Policy Decision Point Điểm quyết định chính sách cục bộ
MCC Mobile Country Code mã di động quốc gia
MG Media gateway Cổng truyền thông
MGC Media gateway controller Điều khiển cổng truyền thông
MGCF Media gateway control function Chức năng điều khiển cổng phương tiện
MGW Media gateway Cổng phương tiện
MINE Multipurpose Internet Mail Extension Mạng thư điện tử đa mục đích mở rộng
4
IP Multimedia Subsystem
MMS Multimedia Message Service Dịch vụ tin nhắn đa phương tiện

MNC Mobile Network Code Mã mạng di động
MRFC Multimedia Resource Function Controller Chức năng điều khiển nguồn tài nguyên
MRFP Media Resource Function Processor Chức năng xử lý nguồn tài nguyên
MSC Mobile Switching Center Trung tâm chuyển mạch di động
MSIN Mobile Subscriber Identification Number Số xác định thuê bao di động
NASREQ Network Access Server Application Truy cập máy chủ ứng dụng
NASS Network Attachment Subsystem Phân hệ mạng bổ sung
NMSI National Mobile Station Identity Nhận dạng trạm di động quốc gia
OCF Online Charging Function Chức năng tính phí trực tuyến
OMA Open Mobile Alliance Liên minh di động mở
OSP Open Settlement Protocol Giao thức thanh toán mở
PDF Policy Decision Function Chức năng quyết định chính sách
PDP Packet Data Protocol Giao thức dữ liệu gói
PEP Policy enforcement point Điểm thực hiện chính sách
PoC Push-to-Talk over Cellular Bộ đàm
PS Packet Switched Chuyển mạch gói
PSTN Public Switched Telephone Network Mạng điện thoại công cộng toàn cầu
RACS Resource Admission Control Functionality Chức năng xác nhận và điều khiển tài
nguyên
RADIUS Remote Authentication Dial In User Service Dịch vụ chứng thực người dùng quay số từ
xa
R-SGW Roaming Signaling Gateway Cổng báo hiệu chuyển vùng
RSVP Resource Reservation Protocol Giao thức lưu trữ tài nguyên mạng.
RTP Realtime Transport Protocol Giao thức điều khiển luồng dữ liệu thời
gian thực
RTSP Real Time Streaming Protocol Giao thức luồng dữ liệu thời gian thực
SAP Session Advertisement Protocol Giao thức quảng cáo trong phiên kết nối
SBC Session Border Controller Công nghệ điều khiển đường biên của
phiên
SBLP Service Based Local Policy Chính sách dịch vụ cục bộ cơ bản

SCIP Simple Conference Invitation Protocol Giao thức thiết lập hội nghị đơn giản
SCTP Stream Control Transmission Protocol giao thức điều khiển truyền dòng phương
tiện
SDP Session Description Protocol Giao thức mô tả phiên
SGSN Signaling GPRS support nút Nút báo hiệu hổ trợ GPRS
A-RACF Access Resource and admission Control
Function
Chức năng điều và khiển chấp nhận truy
cập tài nguyên
S-PDF Serving Policy Decision Function Chức năng quyết định chính sách dịch vụ
SGW Signaling gateway Cổng báo hiệu
SIP Session Initial Protocol Giao thức khởi tạo phiên
SNTP Simple Network Time Protocol Giao thức đơn giản thời gian trong mạng
TACACS Terminal Access Controller Access Control
System
Hệ thống truy cập và điều khiển từ xa
TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền
TISPAN Telecoms and Internet converged Services
and Protocols for Advanced Networking
Tổ chức tích hợp giao thức, dịch vụ mạng
và viễn thông
5
IP Multimedia Subsystem
TLS Transport layer Security Bảo mật lớp vận chuyển
T-SGW Transport Singnalling Gateway Cổng truyền báo hiệu
UA User Agent Người sử dụng
UAC User Agent Client Thành phần người sử dụng
UAS User Agent Server Thành phần máy chủ
UE User Equipment Thiết bị người dùng
UICC Universal Integrated Circuit Card Thẻ tích hợp toàn cầu

URL Universal Resource Locator Bộ định vị tài nguyên toàn cầu
USIM Universal Subscriber Identity Module Module nhận dạng thuê bao toàn cầu
VoIP Voice over Internet Protocol Thoại trên nền giao thức Internet
XML Extensible Markup Language Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng
6
IP Multimedia Subsystem
Phần I: giới thiệu về hệ thống IMS
1. Tổng quan về hệ thống IMS
1.1 IMS là gì
Trong hai thập kỉ qua, các mạng cố định và di đông đã có một sự chuyển đổi lớn, đóng vai
trò không thể thiếu trong cuộc sống con người.Trong lĩnh vực di động, thế hệ đầu tiên (1G)
đã được giới thiệu vào thập niên 1980.Các mạng này cung cấp các dịch vụ cơ bản cho
người dùng, quan trọng nhất là truyền thoại và dịch vụ liên quan đến truyền thoại. Thế hệ
di động thứ 2 (2G) được ra đời vào những năm 1990 đưa ra một số dịch vụ dữ liệu và các
dịch vụ người dùng tinh vi hơn. Thế hệ di động thứ 3 (3G) (vừa được triển khai tại Việt
Nam không lâu) cho phép tốc độ truyền dữ liệu cao hơn và cung cấp các dịch vụ đa
phương tiện.Trong lĩnh vực điện thoại cố định, mạng điện thoại truyền thống PSTN và
mạng dịch vụ số tích hợp ISDN đã chiếm lĩnh thị trường về thoại và truyền thông
video.Trong những năm gần đây, Internet đã phát triển nhanh chóng và ngày càng nhiều
người dùng thấy được lợi ích của kết nối này. Internet ngày càng nhanh hơn, mạnh hơn và
giá thành thấp hơn như dịch vụ ADSL, FTTH, … Các kết nối này luôn được đảm bảo
thông suốt, giúp người dùng có thể sử dụng các dịch vụ yêu cầu thời gian thực như chat,
chơi game trực tuyến, VoIP, …
Tại thời điểm hiện tại, sự hội tụ giữa mạng di động và mạng cố định là một xu thế tất yếu.
Nhu cầu sử dụng cũng như sự phát triển vượt bật của công nghệ đã thúc đẩy sự gia tăng
nhanh chóng của các thiết bị di động. Các thiết bị ngày càng tích hợp nhiều tính năng tiên
tiến và kiểu dáng, màu sắc phù hợp với hầu hết mọi đối tượng như: màn hình hiển thị
chính xác hơn, to hơn, máy ảnh, máy nghe nhạc và nhiều tài nguyên cho các ứng dụng
khác. Thế hệ tiếp sau của nhiều thiết bị không chỉ đáp ứng các nhu cầu client-server cơ
bản, mà còn các dịch vụ peer-to-peer, thuận lợi cho việc chia sẻ trình duyệt, chia sẻ bảng,

kinh nghiệm chơi games, trò chuyện hai chiều như bộ đàm (Push to talk Over Cellular) .
7
IP Multimedia Subsystem
Để có thể truyền thông với nhau, các ứng dụng trên nền IP phải có một cơ chế để đạt được
sự phù hợp với hệ thống mạng hiện có.Mạng điện thoại hiện tại cung cấp nhiệm vụ chính
là thiết lập kết nối.Trong mạng IP, khi có một yêu cầu thiết lập phiên, mạng có thể thiết lập
một mạng ad-hoc kết nối hai điểm.Điều này dẫn đến tình trạng các nhà cung cấp dịch vụ
và khai thác mạng tạo ra một môi trường cô lập, các dịch vụ đơn lẻ, không có tính cạnh
tranh và nhất là người dùng không thể đồng thời sử dụng các dịch vụ khác nhau từ các nhà
khai thác khác nhau trên một thiết bị.Thêm vào đó, các mạng truyền tải dữ liệu không cần
thời gian thực được sử dụng chủ yếu trong thế hệ Internet đầu tiên thì ngày nay các dịch vụ
thời gian thực (hoặc gần thực) với chất lượng dịch vụ QoS cao ngày càng được phát triển
rộng rãi.Hơn nữa, người dùng trong tương lai mong muốn có các dịch vụ đa phương tiện
chất lượng cao, mang tính cá nhân, có khả năng tương tác thời gian thực mọi lúc mọi nơi
trên mọi thiết bị sử dụng.Điều này đặt ra những yêu cầu mới cho kiến trúc hạ tầng mạng
viễn thông.Trong bối cảnh đó, IMS được xem như là một giải pháp hứa hẹn để thỏa mãn
được các yêu cầu về hội tụ, tích hợp các dịch vụ trên một kết nối cho một thế hệ mạng
tương lai.
8
IP Multimedia Subsystem
Hình1 Sự hội tụ mạng
IMS là một kiến trúc mạng nhằm tạo sự thuận tiện cho việc phát triển và phân phối các
dịch vụ đa phương tiện đến người dùng, bất kể là họ đang kết nối thông qua mạng truy
nhập nào. IMS hỗ trợ nhiều phương thức truy nhập như GSM, UMTS, CDMA2000, truy
nhập hữu tuyến băng rộng như cáp xDSL, cáp quang, cáp truyền hình, cũng như truy nhập
vô tuyến băng rộng WLAN, WiMAX. IMS tạo điều kiện cho các hệ thống mạng khác nhau
có thể vận hành cùng với nhau.IMS hứa hẹn mang lại nhiều lợi ích cho cả người dùng lẫn
nhà cung cấp dịch vụ. IMS đã và đang được tập trung nghiên cứu cũng như thu hút được
sự quan tâm lớn của giới công nghiệp …..
1.2 Đôi nét về quá trình chuẩn hóa IMS

IMS được định hình và phát triển bởi diễn đàn công nghiệp 3GPP, thành lập năm 1999.
Kiến trúc ban đầu của IMS được xây dựng bởi 3GPP và sau đó đã được chuẩn hóa bởi
9
IP Multimedia Subsystem
3GPP trong Release 5 công bố tháng 3 năm 2003. Trong phiên bản đầu tiên này, mục đích
của IMS là tạo thuận lợi cho việc phát triển và triển khai dịch vụ mới trên mạng thông tin
di động. Tiếp đến, tổ chức chuẩn hóa 3GPP2 đã xây dựng hệ thống CDMA2000
Multimedia Domain (MMD) nhằm hỗ trợ các dịch vụ đa phương tiện trong mạng
CDMA2000 dựa trên nền 3GPP IMS. Trong Release 6 của 3GPP IMS, cùng với khuynh
hướng tích hợp giữa mạng tế bào và mạng WLAN, mạng truy nhập WLAN đã được đưa
vào như một mạng truy nhập bên cạnh mạng truy nhập tế bào.
IMS khởi đầu như một chuẩn cho mạng vô tuyến. Tuy nhiên, cộng đồng mạng hữu tuyến,
trong quá trình tìm kiếm một chuẩn thống nhất, sớm nhận thấy thế mạnh của IMS cho
truyền thông hữu tuyến. Khi đó ETSI đã mở rộng chuẩn IMS thành một phần của kiến trúc
mạng thế hệ tiếp theo NGN mà họ đang xây dựng. Tổ chức chuẩn hóa TISPAN trực thuộc
ETSI, với mục đích hội tụ mạng thông tin di động và Internet, đã chuẩn hóa IMS như một
hệ thống con của NGN. Kết hợp với TISPAN, trong Release 7 của IMS, việc cung cấp dịch
vụ IMS qua mạng cố định đã được bổ sung. Năm 2005, phiên bản Release 1 của TISPAN
về NGN được coi như một sự khởi đầu cho hội tụ cố định-di động trong IMS. Gần đây,
3GPP và TISPAN đã có được một thỏa thuận để cho ra phiên bản Release 8 của IMS với
một kiến trúc IMS chung, có thể hỗ trợ các kết nối cố định và các dịch vụ như IPTV.
Đa phần các giao thức sử dụng trong IMS được chuẩn hóa bởi IETF, điển hình nhất là giao
thức khởi tạo phiên SIP. Rất nhiều các phát triển và cải tiến của SIP ra đời để hỗ trợ các
chức năng theo yêu cầu của hệ thống IMS đã được đề nghị và chuẩn hóa bởi IETF như SIP
hỗ trợ tính cước, bảo mật v.v… Bên cạnh IETF và TISPAN, một tổ chức chuẩn hóa khác
mà 3GPP hợp tác chặt chẽ trong việc phát triển IMS là Liên minh di động mở OMA nhằm
phát triển các dịch vụ trên nền IMS. Một trong những dịch vụ do OMA phát triển là Push-
to-Talk over Cellular (PoC) hay OMA SIMPLE Instant Messaging.
1.3 Lợi ích IMS mang lại
Một trong những mục đích đầu tiên của IMS là giúp cho việc quản lý mạng trở nên dễ

dàng hơn bằng cách tách biệt chức năng điều khiển và chức năng vận tải thông tin.Một
10
IP Multimedia Subsystem
cách cụ thể, IMS là một mạng phủ, phân phối dịch vụ trên nền hạ tầng chuyển mạch gói.
IMS cho phép chuyển dần từ mạng chuyển mạch mạch sang chuyển mạch gói trên nền IP,
tạo thuận lợi cho việc quản lý mạng thông tin di động. Việc kết nối giữa mạng cố định và
di động đã góp phần vào tiến trình hội tụ mạng viễn thông trong tương lai. IMS cho phép
người dùng có thể sử dụng một hay nhiều loại thiết bị khác nhau, di chuyển từ mạng này
sang mạng khác mà vẫn có thể dùng cùng một dịch vụ.
Hìn
h 1IMS tách biệt chức năng điều khiển với các chức năng khác
Kiến trúc IMS cung cấp nhiều dịch vụ gia tăng cho nhà cung cấp mạng, người phát triển
ứng dụng, người cung cấp dịch vụ cũng như người sử dụng các thiết bị đầu cuối. Kiến trúc
IMS giúp các dịch vụ mới được triển khai một cách nhanh chóng với chi phí thấp. IMS
cung cấp khả năng tính cước phức tạp hơn nhiều so với hệ thống tài khoản trả trước hay trả
11
IP Multimedia Subsystem
sau, ví dụ như việc tính cước theo từng dịch vụ sử dụng hay phân chia cước giữa các nhà
cung cấp dịch vụ và nhà cung cấp mạng. Khách hàng sẽ chỉ nhận một bảng tính cước phí
duy nhất từ một nhà cung cấp mạng. IMS hứa hẹn mang đến nhiều dịch vụ đa phương tiện
theo yêu cầu và sở thích của từng khách hàng.
Với IMS, nhà cung cấp mạng sẽ không chỉ làm công tác truyền tải thông tin một cách đơn
thuần mà trở thành tâm điểm trong việc phân phối dung lượng thông tin trong mạng, đóng
vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) cũng như kịp thời thay đổi
để đáp ứng các tình huống khác nhau của khách hàng.
Tóm lại, IMS tạo thuận lợi cho các nhà cung cấp dịch vụ trong việc xây dựng và triển khai
các ứng dụng mới, giúp nhà cung cấp mạng giảm chi phí triển khai, vận hành và quản lý,
đồng thời tăng lợi nhuận nhờ các dịch vụ mới và những dịch vụ mới hướng đến sự tiện lợi
cho khách hàng.
12

IP Multimedia Subsystem
Phần II: các thành phần trong hệ thống IMS
2. Thiết bị đầu cuối UE
Là thiết bị đầu cuối thực hiện các yêu cầu dịch vụ. Người dùng sử dụng các thiết bị này để
giao tiếp với mạng và thực hiện các dịch vụ. Ở trạng thái bình thường, UE chứa thông tin
về: địa chỉ của P-CSCF, tên miền Home Network, thuật toán mã hóa, bảo mật, khóa nhận
dang thuê bao chung và khóa nhận dạng thuê bao riêng. Phần địa chỉ P-CSCF và thuật toán
mã hóa, bảo mật sẽ được trình bày ở những phần sau. Chúng ta sẽ tìm hiểu về khóa nhận
dạng người dùng
2.1 Nhận dạng người dùng
2.1.1 Khóa nhận dạng người dùng riêng
Mỗi người dùng trong phân hệ IMS đều có một khóa nhận dạng người dùng riêng.Khóa
này được cung cấp bởi nhà điều hành mạng, được sử dụng trong thủ tục đăng ký, chứng
thực, quản lý thuê bao và tính cước. Khóa nhận dạng người dùng riêng có những đặc tính
sau:
 Không được sử dụng để định tuyến các bản tin SIP.
 Khóa nhận dạng người dùng riêng chứa các thông tin phục vụ cho việc đăng ký
(bao gồm cả đăng ký lại và xóa đăng ký) người dùng vào IMS Home Network.
 Khóa nhận dạng người dùng riêng được chứa trong ISIM và HSS.
 Là mã nhận dạng toàn cầu duy nhất và cố định ứng với UE. Do đó, khóa này dùng
để xác định UE, không phải xác định thuê bao.
 Khóa này giống như IMSI trong mạng GSM
2.1.2 Khóa nhận dạng người dùng chung
Mỗi người dùng trong phân hệ IMS có thể có một hoặc nhiều khóa nhận dạng người dùng
chung. Khóa này được người dùng sử dụng khi truyền thông với các người dùng
khác.Khóa này được công khai và có thể trao đổi với người dùng khác thông qua danh bạ,
trang web hoặc business card. Trong giai đoạn đầu triển khai IMS, vẫn còn tồn tại những
13
IP Multimedia Subsystem
mạng khác nhau như PSTN/ISDN, GSM, Internet,…. Do đó, người dùng IMS phải truyền

thông được với người dùng ở các mạng này. Để đáp ứng nhu cầu này, mỗi người dùng IMS
sẽ có thêm một số viễn thông, ví dụ: +840975975975 để liên lạc với miền CS và có địa chỉ
URL để giao tiếp với người dùng Internet, ví dụ:
Khóa nhận dạng người dùng chung có các đặc điểm sau:
 Khóa này có thể được tạo nên từ số điện thoại hoặc tên miền trên internet, do nhà
khai thác mạng qui định.Khóa này có thể được sử dụng như SIP URL, được định
nghĩa trong IETF RFC 3261 và IETF RFC 2396.
 Một ISIM lưu trữ ít nhất một khóa nhận dạng người dùng chung.
 Khóa này không được sử dụng trong quá trình chứng thực thuê bao.
 Khóa nhận dạng người dùng chung phải được đăng ký trước khi khởi tạo phiên IMS
và những phiên không liên quan thủ tục như bản tin: MESSAGE, SUBSCRIBE,
NOTIFY,….
 Có thể đăng ký nhiều khóa nhận dạng người dùng chung trong cùng một yêu cầu
đăng ký từ UE. Để đăng ký khóa nhận dạng người dùng chung của một người dùng,
ta phải mất một khoảng thời gian. Do đó, nếu người dùng có 4 khóa nhận dạng
người dùng chung thì phải mất khoảng thời gian nhiều hơn 4 lần. Để khắc phục điều
này, tổ chức 3GPP đã phát triển phương pháp đăng ký nhiều khóa nhận dạng người
dùng chung trong cùng một yêu cầu đăng ký gọi là đăng ký ẩn. Để thực hiện đăng
ký ẩn, UE gởi bản tin SUBSCRIBE yêu cầu đăng ký ẩn đến S-CSCF. Khi S-CSCF
nhận được bản tin này, nó sẽ đáp ứng lại bằng bản tin NOTIFY chấp nhận đăng ký
ẩn.
2.1.3 Tạo khóa nhận dạng người dùng để truyền thông với mạng khác
Trong phần trên ta đã đề cập đến khái niệm khóa nhận dạng người dùng.Các khóa này
được lưu trong IMSI của UE.Khi hệ thống IMS được triển khai, có rất nhiều UE đã và
đang sử dụng thuộc các miền CS và PS khác nhau mà không hỗ trợ ứng dụng IMSI. Do
vậy, một cơ chế để truy cập vào IMS mà không cần IMSI đã được phát triển.
14
IP Multimedia Subsystem
Trong mô hình này, khóa nhận dạng người dùng chung, khóa nhận dạng người dùng riêng,
tên miền sẽ được tạo ra từ các thông số của IMSI. Cơ chế này thích hợp với những UE có

USIM.
2.1.3.1 Tạo ra khóa khóa nhận dạng người dùng riêng
Theo 3GPP [TS 23.003] IMSI có cấu trúc như sau:
Hình 2 Cấu trúc IMSI
Các thông số bao gồm:
 MCC: mã di động quốc gia, gồm 3 số
Vd: MCC của việt nam là 452
 MNC: mã mạng di động, tối đa 3 số
Vd: mobifone: 01, vinaphone 02, viettel 04
 MSIN: số xác định thuê bao di động
 NMSI: nhận dạng trạm di động quốc gia
 IMSI là thông số duy nhất mà ngay cả chủ thuê bao cũng không biết số này.
15
IP Multimedia Subsystem
Khi chuyển sang mạng IMS, thông số IMSI của các thuê bao miền PS, CS khác sẽ được
thay đổi theo định dạng sau: số
Ví dụ: IMSI : 234150999999999
Với: MCC: 234;
MNC: 15;
MSIN: 0999999999
Domain name của miền IMS là abc.xyz
Khóa nhận dạng người dùng riêng là:
2.1.3.2 Tạo ra khóa khóa nhận dạng người dùng chung tạm thời
Nếu trong ISIM không có khóa nhận dạng người dùng chung thì một khóa nhận dạng
người dùng tạm thời sẽ được tạo ra dựa trên thông tin của IMSI. Khóa này có dạng một địa
chỉ SIP: user@domain. Phương pháp tạo ra khóa này tương tự như khóa nhận dạng người
dùng riêng. Với thông số IMSI như phần trên, thì khóa nhận dạng người dùng riêng tạm
thời là:
Sip:
Kiến trúc IMS đặt ra các yêu cầu sau đối với khóa nhận dạng người dùng tạm thời:

Khóa nhận dạng người dùng chung tạm thời không được sử dụng để truyền thông trong
mạng IMS cũng như không hiển thị cho người sử dụng biết. Nó chỉ được sử dụng trong
quá trình đăng ký với hình thức đăng ký ẩn như là một khóa nhận dạng người dùng chung.
Sau khi đăng ký ẩn, khóa này được gọi là khóa nhận dạng người dùng chung đăng ký ẩn.
Nó sẽ được sử dụng để xử lý phiên, trong bản tin SIP và trong các thủ tục tiếp sau.
Chỉ có UE sử dụng khóa nhận dạng người dùng đăng ký ẩn
Khóa nhận dạng người dùng tạm thời chỉ có ý nghĩa tại HSS và S-CSCF.
16
IP Multimedia Subsystem
2.2 Nhận dạng thiết bị
2.2.1 Module nhận dạng dịch vụ đa phương tiện IP (ISIM)
UICC là một thiết bị bảo mật vật lý có thể gắn vào hoặc tháo ra khỏi UE một cách dễ
dàng.Trong UICC chứa một hoặc nhiều ứng dụng.Một trong những ứng dụng đó là ISIM.
Thông tin trong ISIM dùng chủ yếu với mục đích đăng ký, có thể chia thành 6 nhóm chủ
yếu sau:
Hình 2Cấu trúc UICC
 Key bảo mật
Chứa các khóa, các thuật toán toàn vẹn, mã hóa và nhận dạng. Khóa toàn vẹn dùng để bảo
vệ tính toàn vẹn của báo hiệu SIP, đảm bảo báo hiệu không bị thay đổi khi truyền qua các
nút trên mạng. Khóa mã hóa dùng để bảo mật báo hiệu SIP, đảm bảo sự bí mật của báo
17
IP Multimedia Subsystem
hiệu, không có một nút khác có thể biết nội dung của bản tin này. Khóa nhận dạng dùng để
đảm bảo chỉ có đúng người dùng này mới có thể biết nội dung báo hiệu.
 Khóa nhận dạng người dùng riêng
Chứa khóa nhận dạng người dùng riêng của một US, dùng để thực hiện yêu cầu đăng ký.
 Khóa nhận dạng người dùng chung
Chứa một hoặc nhiều khóa nhận dạng người dùng chung của US. Những khóa này dùng
trong yêu cầu đăng ký để người dùng có thể sử dụng truyền thông với nhau.
 Chính sách truy cập

Lưu trữ những thông tin về số nhận dạng cá nhân. Số này phải được xác minh để có thể
truy cập vào ứng dụng mạng.
 Tên miền Home network
Địa chỉ tên miền nơi UE đăng ký, dùng trong bản tin yêu cầu đăng ký và định tuyến bản tin
yêu cầu đến Home network.
 Dữ liệu quản trị
Chứa các dữ liệu khác nhau của nhà sản xuất hoặc nhà điều hành mạng IMS, nhằm đảm
bảo quản lý thiết bị cũng như đảm bảo thiết bị có thể giao tiếp với đối tượng khác.
2.2.2 Module nhận dạng thuê bao toàn cầu (USIM)
USIM cần thiết để truy cập vào miền PS như GPRS và xác định một thuê bao cụ
thể.Tương tự như ISIM, USIM cũng nằm trong UICC.Nó có thể bao gồm các ứng dụng sử
dụng tính năng được đưa ra trong USIM Application Toolkit.
USIM chứa các thông số bảo mật cho việc truy cập vào miền PS, số IMSI, danh sách tên
các điểm cho phép truy cập, dịch vụ tin nhắn đa phương tiện MMS
18
IP Multimedia Subsystem
19
IP Multimedia Subsystem
Phần III: Chức năng các thành phần trong hệ thống
IMS
Trong phần này sẽ giới thiệu về chức năng các thành phần trong IMS. Các thành phần này
có thể phân chia thành 6 nhóm chính:
 Chức năng điều khiển cuộc gọi (CSCF)
 Cơ sở dữ liệu (HSS, SLF)
 Chức năng quyết định chính sách PDF
 Chức năng dữ trữ tài nguyên MRF
 Chức năng giao tiếp với mạng chuyển mạch kênh: BGCF, MGCF, IMS-MGW,
SGW
 Chức năng giao tiếp với mạng chuyển mạch gói GGSN và SGSN
3. Chức năng điều khiển cuộc gọi CSCF

CSCF có 3 loại: Proxy-CSCF (P-CSCF), Serving- CSCF (S-CSCF) và Interrogating- CSCF
(I-CSCF). Mỗi CSCF có chức năng riêng. Chức năng chung của CSCF là đóng vài trò
trong suốt quá trình đăng kí và thiết lập phiên giữa các thực thể SIP. Hơn nữa, những chức
năng này có thể gởi dữ liệu tính cước đến một Server tính cước. Có một vài chức năng
chung giữa P-CSCF và S-CSCF trong hoạt động. Cả hai có thể đại diện cho user để kết
thúc phiên (ví dụ như khi S-CSCF xác định được tình trạng phiên bị treo hoặc P-CSCF
nhận được khai báo về mất sóng mang) và có thể kiểm tra nội dung của bản tin trong giao
thức SDP.
3.1 P-CSCF
Là điểm tiếp xúc đầu tiên giữa UE với mạng IMS.Tất cả những tín hiệu SIP được gởi giữa
mạng IMS và UE đều đi qua P-CSCF. Do đó, nhiệm vụ chính của P-CSCF là chuyển tiếp
bản tin SIP dựa vào tên domain. Ngoài ra, P-CSCF còn thực hiện: nén bản tin SIP, bảo mật,
tương tác với PDF, tham gia vào quá trình tính cước, và xác định phiên khẩn cấp.
20
IP Multimedia Subsystem
Hình 3P-CSCF
3.1.1 Cách UE xác định địa chỉ P-CSCF
Để truyền thông với mạng IMS thì UE phải biết ít nhất một địa chỉ IP của P-CSCF. Việc
xác định địa chỉ IP của P-CSCF được 3GPP chuẩn hóa theo 3 cách: thủ tục GPRS, dùng
DHCP DNS và cách gán tĩnh địa chỉ IP hoặc tên của P-CSCF cho UE.
 Thủ tục GPRS để UE có được địa chỉ của P-CSCF thực hiện như sau:
Hình 3Thủ tục tìm địa chỉ IP của P-CSCF từ mạng GPRS
21
IP Multimedia Subsystem
 Bước 1: UE gởi yêu cầu kích hoạt PDP Context đến SGSN để tạo ra một phiên giao
dịch.
 Bước 2: Bản tin yêu cầu được gửi từ SGSN tới GGSN trong thủ tục kích hoạt một
phiên giao dịch GPRS PDP context. Địa chỉ IP của GGSN được SGSN gửi đến là
địa chỉ IP đầu tiên trong bảng các địa chỉ IP do DNS Server cung cấp.
 Bước 3: Trong khi chờ nhận đáp ứng, SGSN có thể nhận các G-PDU từ GGSN

nhưng không chuyển các G-PDU này tới MS. Nếu yêu cầu được chấp nhận thì một
tunnel được khởi tạo giữa PDP context trong SGSN và PDP context trong GGSN.
Nếu không thành công, SGSN sẽ gửi lại bản tin này tới địa chỉ IP tiếp theo trong
bản địa chỉ. Cũng trong giai đoạn này, GGSN sẽ truy vấn trực tiếp đến P-CSCF để
biết địa chỉ IP của P-CSCF.
 Bước 4: Bản tin đáp ứng được gửi lại từ GGSN tới SGSN. Khi SGSN nhận được
bản tin đáp ứng với giá trị Cause là ‘Request Accepted’ (chấp nhận yêu cầu), SGSN
sẽ kích hoạt PDP context
 Bước 5: SGSN gởi bản tin chấp nhận kích hoạt PDP context đến UE. Trong bản tin
này chứa các thông tin cần thiết cho việc thiết lập kết nối bao gồm địa chỉ IP của P-
CSCF.
Đến thời điểm hiện tại, thủ tục này chưa được 3GPP chuẩn hóa chỉ được nêu ra trong Pre-
release 5
 Thủ tục tìm địa chỉ IP của P-CSCF bằng cách dùng DHCP và DNS Server được
thực hiện như sau:
22
IP Multimedia Subsystem
Hình 3Tìm địa chỉ IP của P-CSCF bằng cách dùng DHCP và DNS Server
 Bước 1: UE gởi broadcast gói DHCP Discover. Khi một UE tham gia vào mạng
(bật máy, khởi động lại...), nó sẽ gửi broadcast gói tin DHCP Discover để yêu cầu
một địa chỉ IP từ các DHCP SERVER trong mạng.
 Bước 2: Các DHCP trong mạng gởi broadcast (có tài liệu ghi Unicast) gói DHCP
OFFER. Mỗi DHCP Server sẽ dự trữ IP này đến khi nhận được bản tin ACK từ
UE.Tại cùng một thời điểm, có thể có nhiều DHCP Server gởi bản tin này.UE sẽ
nhận IP của DHCP Server gởi đến UE sớm nhất.Nếu sau bốn lần gởi DHCP Dicover
mà UE không nhận được DHCP Offer nào thì nó sẽ tự nhận IP bất kỳ.
 Bước 3: UE lựa chọn một Offer (Offer đầu tiên mà nó nhận được) và gởi broadcast
bản tin DHCP Request chứa IP của DHCP mà nó chấp nhận. Request này vừa nhằm
23
IP Multimedia Subsystem

mục đích thông báo tới một DHCP Server rằng nó nhận IP của DHCP đó, vừa để
thông báo với các DHCP server khác rằng nó không nhận IP của chúng để các
DHCP Server đó giải phóng IP và cấp cho UE khác khi có yêu cầu.
 Bước 4: DHCP Server gởi broadcast gói DHCP ACK chứa địa chỉ IP và cấu hình
địa chỉ IP tới UE để thông báo cho UE biết rằng quá trình cấp địa chỉ đã hoàn thành.
Lúc này, UE đã có IP và biết địa chỉ của DNS Server, địa chỉ IP hoặc FQDN của P-
CSCF.Trong một số trường hợp DHCP SERVER cũng có thể gởi bản tin DHCP
NACK để báo rằng không thành công thì UE phải thực hiện lại việc xin IP.
 Bước 5: Trong trường hợp UE nhận được FQDN của P-CSCF thì nó sẽ truy vấn
DNS Server để phân giải tên này ra IP của P-CSCF. Do có thể có nhiều P-CSCF nên
việc DHCP gán một FQDN của P-CSCF là cần thiết, giúp giảm tải lên một P-CSCF
cụ thể.
 Bước 6: DNS Server đáp ứng lại một địa chỉ IP của P-CSCF. UE sẽ dùng IP này để
truyền thông với mạng IMS
3.1.2 Nén bản tin SIP
SIP là giao thức báo hiệu dựa trên text nên dung lượng bản tin lớn hơn rất nhiều so với bản
tin được mã hóa nhị phân. Vì thế, để tăng tốc độ thiết lập phiên, 3GPP đã dưa ra cách thức
nén bản tin SIP giữa UE với P-CSCF trong RFC3486.P-CSCF cần phải nén bản tin nếu UE
xác định rằng muốn nhận bản tin đã được nén.
Thông số thể hiện yêu cầu nén được định nghĩa như là một tham số SIP URI và được đặt
tên là “comp”.Hiện nay chỉ có một giá trị được định nghĩa cho tham số này là “sigComp”.
Khi một thực thể SIP gởi bản tin đến một thực thể khác mà trong SIP URI chứa thông số
“comp=SigComp” thì bản tin sẽ được nén.
Ví dụ: sip:;comp=sigcomp
Bảng 3Bảng nén một số bản tin SIP
24
IP Multimedia Subsystem
Bản tin Chiều dài không nén Chiều dài đã
nén
Tỉ lệ nén

INVITE 1470 750 0,522
100 Trying 254 21 0,083
183 Session Progress 1440 520 0,361
PRACK 1318 110 0,083
200 OK 904 44 0,049
UPDATE 1291 51 0,040
180 Ringing 865 47 0,054
Thông thường, khi một UA gởi bản tin yêu cầu chứa thông số “comp=SigComp” trong
header Via. Nếu có mặt header Contract, thông số này cũng được thêm vào header Contract
URI. P- CSCF sẽ chuyển tiếp yêu cầu nén cũng như chèn thông số đó trong header Via của
chính nó. Nếu Proxy thực hiện chức năng định tuyến, nó sẽ thêm thông số đó vào trong
header Route.
3.1.3 P-CSCF tương tác với PDF và tham gia tính cước
P-CSCF có nhiệm vụ sắp đặt theo trình tự những phiên và những thông tin liên quan đến
truyền dẫn theo PDF khi mà người điều hành mạng muốn áp dụng SBLP. Thông qua PDF,
IMS có thể phân phối những thông tin liên quan đến tính phí đến mạng GPRS và ngược
lại, IMS cũng nhận được những thông tin về tính phí từ mạng GPRS.
Khi P-CSCF nhận được bản tin đăng ký của UE, nó sẽ tạo ra một IMS Charging ID (ICID)
làm cơ sở trong quá trình tính cước.P-CSCF sẽ lưu trữ lại và chuyển ICID này đến các khối
chức năng có tham gia vào quá trình tính cước.Khi UE bắt đầu sử dụng một dịch vụ có tính
cước thì tại những nút mạng có tham gia vào quá trình tính cước sẽ có một bộ Timer bật
lên. Khi UE kết thúc dịch vụ thì bộ Timer này dừng lại và gởi thông tin về thời gian và dịch
vụ sử dụng đến khối chức năng tính cước
3.1.4 Bảo mật
P-CSCF có vai trò chính trong sự liên kết bảo mật và áp dụng sự bảo vệ đảm bảo toàn vẹn
và riêng tư cho tín hiệu SIP.Điều đó đạt được trong suốt quá trình đăng kí SIP khi UE và P-
25