Phát triển dịch vụ dựa trên giao thức sip cho mạng 3g

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TẬP ĐOÀN BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG VIỆT NAM
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
---------------------------------------
LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT
PHÁT TRIỂN DỊCH VỤ DỰA TRÊN GIAO THỨC SIP CHO
MẠNG 3G
CHUYÊN NGÀNH : KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ
MÃ SỐ: 60.52.70
HỌC VIÊN: LÊ SỸ ĐỒNG
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : TS. LÊ NGỌC GIAO
HÀ NỘI - 2010

Luận văn được hoàn thành tại:
Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam
Người hướng dẫn khoa học: TS. Lê Ngọc Giao
Phản biện 1: ……………………………………………………
……………………………………………………
Phản biện 2: ……………………………………………………
……………………………………………………
Phản biện 3: ……………………………………………………
……………………………………………………
Luận văn sẽ được bảo vệ trước hội đồng chấm luận văn tại Học viện Công nghệ Bưu
chính Viễn thông
Vào lúc: ....... giờ ....... ngày ....... tháng ....... năm 2010.
Có thể tìm hiểu luận văn tại:
Thư viện Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
………………………………………………………
MỞ ĐẦU
Bắt đầu từ những nước có ngành công nghệ thông tin phát triển, sau hơn một
thập kỷ ra đời, ứng dụng công nghệ SIP đã lan rộng toàn cầu, góp phần xã hội hoá ngành

viễn thông thế giới, trong đó có Việt Nam. Tại Việt Nam, chuẩn SIP chỉ mới được đưa
vào ứng dụng trong dịch vụ điện thoại Internet quốc tế từ cuối năm 2005. Để triển khai
thành công và khai thác hiệu quả dịch vụ cho mạng 3G, việc sử dụng giao thức SIP được
xem là một trong những mấu chốt trong tiến trình cung cấp dịch vụ mạng. Chính vì vậy:
Chương 1: Tổng quan về mạng hội tụ cố định – đi động FMC
Nội dung cơ bản của chương 1 đề cập đến các kiến trúc mạng cố định, di động
truyền thống và đưa ra xu hướng hội tụ mạng.
Chương 2: Giao thức khởi tạo phiên SIP
Nội dung cơ bản của chương 2 đề cập đến cấu trúc, chức năng của giao thức SIP,
nội dung bản tin SIP và hoạt động của giao thức.
Chương 3: Ứng dụng SIP trong quá trình hội tụ mạng cố định và di động
Nội dung chương 3 tập trung vào những nội dung chính là đưa ra kiến trúc và
hoạt động của một số dịch vụ cơ bản của mạng 3G như Presence, IPTV, Conferencing và
vấn đề đánh giá cũng như phải đảm bảo được chất lượng dịch vụ (QoS) cho các dịch vụ
đó.
Trong thời gian thực hiện luận văn, em đã nhận được sự giúp đỡ rất lớn từ thầy
giáo hướng dẫn:“ TS. Lê Ngọc Giao – Viện khoa học Kỹ thuật Bưu điện - Học viện Công
nghệ Bưu chính Viễn thông“, các thầy cô trong Học viện, các bạn cùng lớp và các đồng
nghiệp công tác trong VNPT. Vì thời gian và kiến thức còn hạn chế nên nội dung luận văn
không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của thầy cô và
các bạn, để kết quả của luận văn được tốt hơn, có ý nghĩa lý thuyết cũng như thực tiễn.
Em xin chân thành cảm ơn.
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU .......................................................................................................................................... 1
CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ MẠNG HỘI TỤ CỐ ĐỊNH - DI ĐỘNG FMC ........................ 2
1.1 Kiến trúc mạng truyền thống ............................................................................................. 2
1.1.1 Kiến trúc mạng cố định PSTN .......................................................................................... 2
1.1.2 Kiến trúc mạng di động GSM ........................................................................................... 2
1.1.3 Xu hướng hội tụ mạng cố định và di động ........................................................................ 2
1.2 Quá trình hội tụ mạng cố định và di động ......................................................................... 2

1.2.1 Hội tụ các mạng lõi chuyển mạch gói ............................................................................... 3
1.2.2 Cung cấp các dịch vụ đa phương tiện sử dụng SIP ........................................................... 3
1.2.3 Hội tụ toàn bộ mạng .......................................................................................................... 3
CHƯƠNG II GIAO THỨC KHỞI TẠO PHIÊN SIP ................................................................. 3
2.1 Cấu trúc giao thức ............................................................................................................... 3
2.1.1 Chức năng của SIP ............................................................................................................ 3
2.1.2 Các thành phần của hệ thống SIP ...................................................................................... 3
2.1.3 Kiến trúc phân lớp ............................................................................................................. 4
2.2 Bản tin SIP ........................................................................................................................... 4
2.2.1 Cấu trúc chung ................................................................................................................... 4
2.2.2 Request-Line trong bản tin yêu cầu ................................................................................... 4
2.2.3 Status-line trong bản tin trả lời .......................................................................................... 5
2.2.4 Các trường tiêu đề ............................................................................................................. 6
2.3 Hoạt động của SIP ............................................................................................................... 6
2.3.1 Ví dụ về hoạt động của SIP ............................................................................................... 6
2.3.2 Hoạt động của SIP Client và SIP Server ........................................................................... 6
2.3.3 Hoạt động của UA (User-Agent) ....................................................................................... 7
2.3.4 Hoạt động của SIP Proxy và Redirect Server .................................................................... 7
CHƯƠNG 3 ỨNG DỤNG SIP TRONG QUÁ TRÌNH HỘI TỤ MẠNG CỐ ĐỊNH VÀ DI ĐỘNG
......................................................................................................................................................... 8
3.1 Dịch vụ Presence .................................................................................................................. 8
3.1.1 Giới thiệu chung ................................................................................................................ 8
3.1.2 Kiến trúc của dịch vụ Presence ......................................................................................... 8
3.1.3 Hoạt động của dịch vụ Presence ........................................................................................ 8
3.2 Dịch vụ Cuộc gọi hội nghị (Conferencing) ......................................................................... 8
3.2.1 Giới thiệu chung ................................................................................................................ 8
3.2.2 Kiến trúc dịch vụ ............................................................................................................... 8
3.3.2 Hoạt động .......................................................................................................................... 8
3.3 Dịch vụ IPTV ....................................................................................................................... 9
3.3.1 Giới thiệu chung ................................................................................................................ 9

3.3.2 Kiến trúc dịch vụ ............................................................................................................. 10
3.3.3 Hoạt động ........................................................................................................................ 10
3.4 Các vấn đề về QoS ............................................................................................................. 10
3.4.1 Điều khiển phiên ............................................................................................................. 10
3.4.2 Điều khiển QoS từ đầu cuối đến đầu cuối (End-to-End) ................................................. 11
3.4.3 Quản lý dịch vụ và ứng dụng .......................................................................................... 11
3.5 Kết luận và khuyến nghị ................................................................................................... 11
CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ MẠNG HỘI TỤ CỐ ĐỊNH - DI ĐỘNG
FMC
1.1 Kiến trúc mạng truyền thống
1.1.1 Kiến trúc mạng cố định PSTN
Đặc điểm chủ yếu của PSTN là:
- Truy nhập analog 300 - 3400 Hz
- Kết nối song công chuyển mạch kênh
- Băng thông chuyển mạch 64kb/s hoặc 300 - 3400 Hz đối với chuyển mạch
analog. Không có khả năng di động hoặc di động với cự ly hạn chế.
1.1.2 Kiến trúc mạng di động GSM
Một hệ thống GSM bao gồm ba thành phần chính là thiết bị đầu cuối di
động GSM, phân hệ trạm gốc BSS và phân hệ chuyển mạch SS.
1.1.3 Xu hướng hội tụ mạng cố định và di động
1.1.3.1 Khái niệm hội tụ
1.1.3.2 Ví dụ điển hình về hội tụ mạng cố định - di động
Gateway Stepbox
Television
802.11b/g
Thoại + Hình ảnh
Gateway
Wireless LAN
Thoại + Hình ảnh
802.11b/g

Công viên Công ty
Thoại + Hình ảnh
Thoại + Hình ảnh
Wifi / Wimax /
UMTS
Nhà A
Nhà hàng xóm
Hình 1.4: Ví dụ về hội tụ cố định - di động
1.2 Quá trình hội tụ mạng cố định và di động
Quá trình hội tụ cố định và di động được tiến hành theo các bước sau:
- Bước 1: Hội tụ mạng lõi chuyển mạch gói của cả mạng cố định và di động
- Bước 2: Cung cấp các dịch vụ đa phương tiện dựa trên SIP
- Bước 3: Loại bỏ mạng chuyển mạch kênh và hội tụ hoàn toàn giữa mạng
cố định và di động.
1.2.1 Hội tụ các mạng lõi chuyển mạch gói
1.2.2 Cung cấp các dịch vụ đa phương tiện sử dụng SIP
Bước thứ hai bao gồm việc chuẩn bị cho các mạng truy nhập và mạng lõi
cung cấp các dịch vụ đa phương tiện dựa trên IP trong khi vẫn đảm bảo được sự
phát triển liên tục.
1.2.3 Hội tụ toàn bộ mạng
Kiến trúc IMS được thiết kế nhằm thỏa mãn hai mục đích:
- Tái sử dụng năng lực của các giao thức SIP peer-to-peer và các giao thức
có liên quan.
- Duy trì sự điều khiển ở phía nhà khai thác nhờ việc quản lý hiệu quả QoS,
bảo mật các cơ chế xác thực dựa trên thẻ SIM và thiết lập các thỏa thuận
chuyển vùng với các nhà khai thác khác trên toàn cầu.
IP core transport network
Legacy wireless
(2G, 2.5G)
Legacy wireline

PSTN
IP wireline
SDL, cable
IP wireless
3G, WLAN, WiMAX
Transport & User
Plane
NASS
RACS
MRFP
MRFC
P-CSCF
I-CSCF S-CSCF BGCF
HSS
SLF
AS
Applications
(SIP AS,
CAMEL,...)
IMS - MGW
IPv6 PDN
(IPv6 Network)
IPv4 PDN
(IPv4 Network)
CS Networks
(PSTN, CS PLMN)
MGCF
Application Plane
Control Plane
Hình 1.7: Kiến trúc IMS và mặt phẳng điều khiển chung

CHƯƠNG II GIAO THỨC KHỞI TẠO PHIÊN SIP
2.1 Cấu trúc giao thức
2.1.1 Chức năng của SIP
SIP là một giao thức điều khiển ở tầng ứng dụng cho phép thiết lập, duy trì
và giải phóng các cuộc gọi hoặc các phiên truyền thông đa phương tiện như điện
thoại hội nghị, điện thoại Internet và các ứng dụng tương tự khác.
2.1.2 Các thành phần của hệ thống SIP
Một hệ thống SIP bao gồm nhiều phần tử logic khác nhau. Các phần tử
logic này có thể độc lập hoặc được tích hợp với nhau trong cùng một phần tử vật
lý. Cũng tương tự như H.323, SIP dựa trên kiến trúc phân tán.

Hệ thống SIP
Hình 2.1: Các thành phần của hệ thống SIP
SIP dựa trên ý tưởng và cấu trúc của HTTP. Nó là một giao thức Client
-Server, nghĩa là các yêu cầu SIP được Client đưa ra và Server sẽ trả lời các yêu
cầu này. User Agent là thiết bị đầu cuối trong mạng SIP.
Proxy Server là một phần mềm trung gian. Nó có thể hoạt động như Server
hoặc như Client để thực hiện các yêu cầu thay mặt các đầu cuối khác nhau.