Xem mẫu
-
Đề tài: Công nghệ IMS
Giảng viên hướng dẫn:
Nhóm: G2H
thực hiện:
Nguyễn Việt Hưng
Trần Tiến Hùng
Nguyễn Trường Giang
Hà Nội: T10/2020
MỤC LỤC
I - Ưu nhược điểm
1.1 - lợi ích của
IMS……………………………………………………………………………………………
……………6
1.2 - Điểm yếu của
IMS……………………………………………………………………………………………
………7
II – Cơ Sở Lý Thuyết
2.1 - IMS là gì ? Tìm hiểu về
IMS……………………………………………………………………………………..9
2.2 - Đôi nét về tiến trình chuẩn hóa
IMS………………………………………………………………………..9
1
- 2.3 - Kiến trúc
IMS……………………………………………………………………………………………
……………..11
2.3.1 - Lớp dịch vụ
……………………………………………………………………………………………………..
11
2.3.2 - Lớp lõi
IMS…………………………………………………………………………………………………
…….12
2.3.3 - Lớp vận
tải…………………………………………………………………………………………………
……..14
III - Mô hình một số giao thức cơ bản và xử lý luồng trong IMS
3.1 - Giao thức sip
……………………………………………………………………………………………………
………16
3.1.1 - Tổng quan về giao thức
SIP……………………………………………………………………………….16
3.1.2 - Cấu trúc
SIP…………………………………………………………………………………………………
…….16
3.1.2.1 - Máy
chủ………………………………………………………………………………………………..1
6
3.1.2.2 - Máy
khách…………………………………………………………………………………………….1
6
3.1.3 Bản tin
SIP…………………………………………………………………………………………………
…………17
3.1.4 Thiết lập và hủy cuộc gọi
SIP………………………………………………………………………………17
3.1.5 Tính năng của
SIP………………………………………………………………………………………………..1
7
2
- 3.2 - Giao thức Diameter
…………………………………………………………………………………………………17
3.2.1 - Tổng quan về giao thức
Diameter……………………………………………………………………….17
3.2.2 - Cấu trúc giao thức
Diameter………………………………………………………………………………17
3.2.3 - Bản
tin…………………………………………………………………………………………………
……………..18
3.2.3.1 - Cấu trúc Diameter
header……………………………………………………………………….18
3.2.3.2 - Cấu trúc
AVP……………………………………………………………………………………………18
3.2.4 - Bảo mật trong bản tin
Diameter…………………………………………………………………………18
3.2.5 - Khả năng kiểm soát lỗi của giao thức
Diameter…………………………………………………..18
3.3 - COPS Giao thức COPS
3.3.1 - Tổng quan về giao thức
COPS………………………………………………………………………….19
3.3.2 - Chức năng chính của
COPS………………………………………………………………………………19
3.3.2.1 - Bản tin
COPS…………………………………………………………………………………………19
3.4 - Giao thức
Megaco/H.248……………………………………………………………………………………
…..19
3.4.1 - Tổng quan về giao thức
Megaco/H.248…………………………………………………………….19
3.4.2 - Cấu trúc Gateway trong
Megaco/H.248…………………………………………………………….19
3.4.3 - Termination và
Context……………………………………………………………………………………..20
3
- 3.4.3.1 –
Termination………………………………………………………………………………………
……20
3.4.3.2 –
Context……………………………………………………………………………………………
…….20
3.4.4 - Một số lệnh của
Megaco/H.248………………………………………………………………………….20
3.4.5 - Hoạt động của
Megaco/H.248…………………………………………………………………………….20
3.5 - Các luồng xử lý trong
IMS…………………………………………………………………………………………..20
3.5.1 - Đăng ký vào mạng
IMS………………………………………………………………………………………..20
3.5.2 - Xóa đăng
ký…………………………………………………………………………………………………
………21
3.5.3 - Thủ tục thiết lập
phiên…………………………………………………………………………………………21
IV - Kết quả giải pháp triển khai IMS tại VNPT
4.1 - Giới thiệu viễn thông Việt Nam
………………………………………………………………………………….22
4.2 - Kiến trúc mạng viễn thông Việt
Nam…………………………………………………………………………..22
4.3 - Tình hình triển khai NGN ở Việt
Nam………………………………………………………………………….23
4.4 - Giải pháp triển khai IMS tại
VNPT………………………………………………………………………………23
4.4.1 Tổng quan giải pháp triển khai
IMS……………………………………………………………………….23
4.4.2 - Kiến trúc triển khai hệ thống IMS của
VNPT…………………………………………………………23
4.4.3 - Dịch vụ VoIP triển khai trên
IMS………………………………………………………………………25
4
- 4.5 - Mô phỏng trên Open IMS
Core………………………………………………………………………………..25
4.5.1 - Giới thiệu chung OPEN IMS Core [11]
………………………………………………………………..25
4.5.2 Triển khai mô hình mô
phỏng………………………………………………………………………………27
V- KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP
THEO……………………………………………………………31
TÀI LIỆU THAM
KHẢO……………………………………………………………………………………………
32
5
- LỜI NÓI ĐẦU
Chính sự phát triển với tốc độ chóng mặt của các dịch vụ đa phương tiện với yêu cầu
về băng thông và chất lượng dịch vụ cao đã mở ra một kỷ nguyên mới trong lĩnh vực
công nghệ viễn thông. Cùng với đó, sự phát triển nhanh chóng của các mạng di động
và cố định, các mạng truyền dẫn qua vệ tinh đã làm nảy sinh các ý tưởng về khả năng
hội tụ các mạng này. Đó là khởi nguồn để phân hệ đa truyền thông IP IMS ra đời và
phát triển. Các nhà khai thác viễn thông lớn ở Việt nam như VNPT, Vietel.. đang từng
bước triển khai các công nghệ này vào mạng của mình.
IMS là kiến trúc mạng được 3GPP phát minh và chuẩn hóa. Khởi đầu IMS đưa ra
với mục đích ứng dụng cho kiến trúc mạng sử dụng toàn IP cho các mạng di
động theo kiến trúc của 3GPP.
Với những ưu điểm về kiến trúc phân lớp, tính kết nối IP, khả năng điều khiển phiên cho
các ứng dụng ngang hàng, IMS đã khẳng định hướng đi đúng cho việc phát triển mạng
di động dựa trên nền IP.
• Hiệu năng cao, dễ dàng mở rộng để nâng cao năng lực xử lý
• Hỗ trợ ảo hóa
6
- I -Ưu nhược điểm
1.1 - Lợi ích của IMS
IMS, tạm dịch là hệ thống con đa phương tiện IP, không đơn thuần là một nền tảng dịch
vụ (service plaftorm) mà là một kiến trúc mạng dùng để thao tác, quản lý và điểu khiển
các dịch vụ đa phương tiện đến người dùng cố định và di động. IMS định nghĩa một lớp
quản lý dịch vụ chung cho tất cả các loại hình dịch vụ đa phương tiện, độc lập với loại
hình mạng truy nhập mà người dùng đang kết nối. IMS xây dựng trên nền mạng lõi IP
và cho phép nhiều mạng truy nhập khác, bao gồm cả mạng di động lẫn mạng cố định,
kết nối với nhau thông qua lớp dịch vụ chung để cung cấp các gói dịch vụ hội tụ.
Ngày nay Internet đã trở thành một phần cuộc sống của hơn 15% số người trên trái đất.
Internet cung cấp phương thức để mọi người có thể liên lạc, trao đổi, tuơng tác và làm
việc cùng với nhau. Trong khi các mạng vận 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.
Sự chuyển đổi theo khuynh hướng hội tụ nhiều hệ thống mạng khác nhau trên nền toàn
IP sẽ sớm trở thành hiện thực. Trong bối cảnh đó, 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
nhữnng 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 tất cả những mục tiêu kể trên cho
một thế hệ mạng tương lai.
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
cách cụ thể, IMS là một mạng phủ (overlay), phân phối dịch vụ trên nền hạ tầng chuyển
nối gói. IMS cho phép chuyển dần từ mạng chuyển nối mạch sang chuyển nối 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.
Kiến trúc IMS cung cấp nhiều giá trị 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 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 thường trú. IMS hứa hẹn
mang đến nhiều dịch vụ đa phương tiên, giàu bản sắc theo yêu cầu và sở thích của
từng khách hàng, do đó tăng sự trải nghiệm của khách hàng (customer experience).
Với IMS, nhà cung cấp mạng sẽ không chỉ làm công tác vận tải thông tin một cách đơn
thuần mà trở thành tâm điểm trong việc phấn phối dung lượng thông tin trong mạng,
7
- đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng dịch vụ 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 cuối cùng IMS mang lại
những dịch vụ mới hướng đến sự tiện nghi cho khách hàng.
1.2 - Điểm yếu của IMS
IMS đang thiếu một mô hình kinh doanh có sức thuyết phục để các nhà cung cấp mạng
chấp nhận triển khai IMS. Điểm nối bật của IMS là hướng đến một mô hình mạng hội
tụ. Tuy nhiên, điều này không dễ dàng thuyết phục một nhà cung cấp mạng triển khai
IMS. Với IMS, khách hàng đăng ký với một nhà cung cấp mạng (network operator) có
thể dùng dịch vụ của nhiều nhà cung cấp dịch vụ (service providers) khác nhau. Do vậy,
IMS sẽ dẫn đến sự cạnh tranh giữa nhà cung cấp mạng và những nhà cung cấp dịch
vụ nội dung của thế giới Internet (Microsoft, Google…). Thay vì tăng thêm lợi nhuận
nhờ các dịch vụ giá trị gia tăng, nhà cung cấp mạng có thể sẽ phải chịu thất bại trong
việc cạnh tranh với các nhà cung cấp dịch vụ. Do vậy, nhiều nhà cung cấp mạng đang
còn rất dè dặt khi quyết định triển khai IMS. Đây là một vấn đề mang tính chiến lược
chứ không phải là một vấn đề về công nghệ.
Về mặt kỹ thuật, một trong những điểm yếu mà nhiều người nhắc đến nhiều nhất là tính
bảo mật của IMS. Trong các yếu tố về bảo mật có thể kể đến các vấn đề liên quan đến
quản lý nhận dạng người dùng bao gồm các lỗi như Call ID spoofing, ăn cắp ID, tấn
cống DoS/DDoS, spam. Điểm yếu bảo mật nằm ở thiết bị SIP vì nó chưa có một cơ chế
chứng nhận thực tốt như trong mạng thông tin di động tế bào (ví dụ bảo mật qua SIM).
Thêm vào đó là sự hội tụ giữa nhiều loại hình mạng cũng gây không ít khó khăn trong
việc quản lý bảo mật. Hiện tại, Release 8 của 3GPP đang xem xét một cách nghiêm túc
vấn đề bảo mật này.
IMS hướng đến hội tụ, hướng đến việc nhiều hệ thống, nhiều mạng có thể tương vận
với nhau. Tuy nhiên, đây cũng chính là một khó khăn mà IMS đang gặp phải. Việc các
thiết bị có nguồn gốc từ nhiều nhà sản xuất khác nhau có thể tương vận được với nhau
không phải là một điều dễ dàng. Bên cạnh đó, nhiều giao thức cũng chưa được chấp
nhận và triển khai rộng rãi, ví dụ như trường hợp của giao thức DIAMETER.
8
- TI
SPAN IMS architecture with interfaces
IMS chỉ tập trung đến quản lý dịch vụ, do đó thiếu các ứng dụng “hấp dẫn” mang đặc
thù riêng của IMS. Đa phần các dịch vụ mà IMS hiện đang hỗ trợ điều có thể thực hiện
được không cần đến IMS (ví dụ sử dụng SIP). Hệ thống IMS khá phức tạp và chi phí để
triển khai một hệ thống như thế là không nhỏ. Bên cạnh đó, hiện chưa có giải pháp cho
việc chuyển tiếp dần từ mạng hiện tại lên IMS. Và một câu hỏi đặt ra là liệu các nhà
cung cấp mạng có thể sử dụng lại những dịch vụ đã tồn tại mà không cần phải thay đổi
quá nhiều. IMS hướng đến dịch vụ đa phương tiện, tuy nhiên tính đến thời điểm này
các dịch vụ như P2P, IPTV, VPN còn chưa được tích hợp và chuẩn hóa trên nền IMS.
Mặc dù IMS nhắm đến việc đảm bảo chất lượng dịch vụ nhưng việc đảm bảo chất
lượng dịch vụ khi chuyển đổi từ loại hình mạng này sang loại hình mạng khác (trong
môi trường mạng hội tụ), hay từ mạng của nhà cung cấp mạng này sang mạng của nhà
cung cấp mạng khác vẫn còn là một vấn đế chưa được giải quyết. Kiến trúc IMS thiếu
một thực thể trung tâm để quản lý tài nguyên chung. Bài toán quản lý di động, chuyển
9
- giao giữa nhiều loại hình mạng khác nhau, cũng đặt ra những khó khăn nhất định cho
việc cung cấp quản lý dịch vụ IMS.
Bên cạnh các chức năng kể trên, muốn vận hành tốt IMS cần phải có các chức năng
theo dõi, quản lý và sữa lỗi của hệ thống. Trong môi trường mạng hội tụ, nếu một cuộc
gọi bị rớt, chưa có một cơ chế nào để có thể xác định vị trí diễn ra lỗi (debugging)
II - Cơ sở lý thuyết
2.1 - IMS là gì ? Tìm hiểu về IMS
IMS, thuật ngữ viết tắt của IP Multimedia Subsystem, 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 tương vận
(interoperability) với nhau. IMS hứa hẹn mang lại nhiều lợi ích cho cả người dùng lẫn
nhà cung cấp dịch vụ. Nó đã và đang được tập trung nghiên cứu cũng như thu hút
được sự quan tâm lớn của giới công nghiệp. Tuy nhiên IMS cũng gặp phải những khó
khăn nhất định và cũng chưa thật sự đủ độ chín để thuyết phục các nhà cung cấp mạng
đầu từ triển khai nó. Kiến trúc IMS được cho là khá phức tạp với nhiều thực thể và vô
số các chức năng khác nhau. Bài viết này giúp bạn đọc có một cái nhìn tổng quan từ
khía cạnh công nghệ của giải pháp IMS. Nó cũng chỉ ra những lợi ích và khó khăn mà
IMS đang phải đương đầu.
2.2 - Đôi nét về tiến trình chuẩn hóa IMS
IMS được định hình và phát triển bởi diễn đàn công nghiệp 3G.IP, thành lập năm 1999.
Kiến trúc ban đầu của IMS được xây dựng bởi 3G.IP và sau đó đã được chuẩn hóa bởi
3GPP (3rd Generation Partnership Project) 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.
10
- 3G
PP / TISPAN IMS architectural overview
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 (the European Telecommunication
Standards Institute) đã mở rộng chuẩn IMS thành một phần của kiến trúc mạng thế hệ
tiếp theo NGN (Next Generation Network) mà họ đang xây dựng. Tổ chức chuẩn hóa
TISPAN (Telecoms & Internet converged Services and Protocols for Advanced
Networking) 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.
11
- 2.3 - Kiến trúc IMS
Kiến trúc IMS được phân thành 3 lớp : lớp ứng dụng, lớp điều khiển (hay còn gọi là lớp
IMS hay IMS lõi) và lớp vận tải (hay lớp người dùng)
Lớp dịch vụ bao gồm các máy chủ ứng dụng AS (Application Server) và các máy chủ
thuê bao thường trú HSS (Home Subscriber Server).
Lớp điều khiển bao gồm nhiều hệ thống con trong đó có hệ thống IMS lõi.
Lớp vận tải bao gồm thiết bị người dùng UE (User Equipment), các mạng truy nhập kết
nối vào mạng lõi IP. Hai thực thể chức năng NASS và RACS định nghĩa bởi TISPAN có
thể được xem như thuộc lớp vận tải hay thuộc lớp điều khiển ở trên.
Tại thời điểm hiện tại, kiến trúc cuối cùng của IMS chưa được thống nhất. Tuy nhiên về
cơ bản nó sẽ vẫn dựa trên các thành phần như miêu tả trong hình 2. Một điểm đáng
lưu ý là kiến trúc IMS là một kiến trúc chức năng, tức là các thực thể được định nghĩa
dựa theo các chức năng của chúng. Điều này có nghĩa là chúng có thể được thiết kế
trên cùng một thiết bị phần cứng.
2.3.1 - Lớp dịch vụ :
Máy chủ ứng dụng AS (Application Server) là nơi chứa đựng và vận hành các dịch vụ
IMS. AS tương tác với S-CSCF thông qua giao thức SIP để cung cấp dịch vụ đến người
dùng. Máy chủ VCC (Voice Call Continuity), đang được phát triển và chuẩn hóa bởi
3GPP, là một ví dụ về máy chủ ứng dụng AS. AS có thể thuộc mạng thường trú hay
thuộc một mạng thứ ba nào đó. Nếu AS là một phần của mạng thường trú, nó có thể
giao tiếp trực tiếp với HSS thông qua giao thức DIAMETER để cập nhật thông tin về hồ
sơ người dùng (user profiles). AS có thể cung cấp các dịch vụ như quản lý sự hiện diện
(presence) của người dùng trên mạng, quản lý quá trình hội thảo trực tuyến, tính cước
trực tuyến…
Máy chủ quản lý thuê bao thường trú HSS (Home Subscriber Server) có thể xem như là
một cải tiến của bộ đăng ký định vị thường trú HLR (Home Location Register). HSS là
12
- một cơ sở dữ liệu lưu trữ thông tin của tất cả khách hàng thuê bao. Nó chứa đựng các
thông tin như nhận dạng người dùng, tên của S-CSCF gán cho người dùng, hồ sơ
roaming, thông số xác nhận thực cũng như thông tin về dịch vụ thuê bao. Trong trường
hợp có nhiều HSS trong cùng một mạng, chức năng định vị người dùng SLF
(Subscriber location Function) sẽ được thiết lập nhằm xác định HSS nào đang chứa hồ
sơ của người dùng tương ứng.
2.3.2 - Lớp lõi IMS :
Chức năng của lõi IMS là quản lý việc tạo lập phiên liên lạc và dịch vụ đa phương tiện.
Các chức năng của nó bao gồm:
CSCF (Call Session Control Function) có nhiệm vụ thiết lập, theo dõi, hỗ trợ và giải
phóng các phiên đa phương tiện cũng như quản lý những tương tác dịch vụ của người
dùng. CSCF được phân ra 3 loại : Serving-CSCF, Proxy-CSCF và Interogating-CSCF.
Proxy-CSCF (P-CSCF) là một proxy SIP. Sở dĩ gọi là proxy vì nó có thể nhận
các yêu cầu dịch vụ, xử lý nội bộ hoặc chuyển tiếp yêu cầu đến các bộ phận
khác trong hệ thống IMS. Đây là điểm kết nối đầu tiên giữa hạ tầng IMS và
người dùng IMS/SIP. Một vài hệ thống mạng có thể dùng SBC (Session Border
Controller) để thực hiện chức năng này. Để kết nối với hệ thống IMS, người dùng
trước tiên phải đăng ký với P-CSCF trong mạng mà nó đang kết nối. Địa chỉ của
P-CSCF được truy cập thông qua giao thức DHCP hoặc sẽ được cung cấp khi
người dùng tiến hành thiết lập kết nối PDP (Packet Data Protocol) trong mạng
thông tin di động gói tế bào. Chức năng của P-CSCF bao gồm:
o P-CSCF nằm trên đường truyền của tất cả các thông điệp báo hiệu trong
hệ thống IMS. Nó có khả năng kiểm tra bất kỳ thông điệp nào. P-CSCF có
nhiệm vụ đảm bảo chuyển tải các yêu cầu từ UE đến máy chủ SIP (ở đây
là S-CSCF) cũng như những thông điệp phản hồi từ máy chủ SIP về UE.
o P-CSCF xác thực người dùng và thiết lập kết nối bảo mật IPSec với thiết
bị IMS của người dùng. Nó còn có vai trò ngăn cản các tấn công như
spoofing, replay để đảm bảo sự bảo mật và an toàn cho người dùng.
o P-CSCF cũng có thể nén và giải nén các thông điệp SIP để giảm thiểu
khối lượng thông tin báo hiệu truyền trên những đường truyền tốc độ
thấp.
o P-CSCF có thể tích hợp chức năng quyết định chính sách PDF (Policy
Decision Function) nhằm quản lý và đảm bảo QoS cho các dịch vụ đa
phương tiện.
o P-CSCF cũng tham gia vào quá trình tính cước dịch vụ.
Serving-CSCF (S-CSCF) là một nút trung tâm của hệ thống báo tín hiệu IMS. S-
CSCF vận hành giống như một máy chủ SIP nhưng nó bao hàm cả chức năng
quản lý phiên dịch vụ. Các chức năng chính của S-CSCF bao gồm:
13
- o Tiến hành các đăng ký SIP nhằm thiết lập mối liên hệ giữa địa chỉ người
dùng (địa chỉ IP của thiết bị) với địa chỉ SIP. S-CSCF đóng vai trò như một
máy chủ Registar trong hệ thống SIP.
o S-CSCF tham gia trong tất cả các quá trình báo hiệu từ hệ thống IMS về
người dùng. Nó có thể kiểm tra bất kỳ thông điệp nào nếu muốn.
o S-CSCF giữ vai trò quyết định chọn lựa AS nào sẽ cung cấp dịch vụ cho
người dùng. Nó giữ vai trò định tuyến dịch vụ thông qua việc sử dụng giải
pháp DNS/ENUM (Electronic Numbering).
o S-CSCF thực hiện các chính sách của nhà cung cấp dịch vụ. S-CSCF
tương tác với máy chủ AS để yêu cầu các hỗ trợ dịch vụ cho khách hàng.
S-CSCF liên lạc với HSS để lấy thông tin, cập nhật thông tin về hồ sơ
người dùng và tham gia vào quá trình tính cước dịch vụ.
Interrogating-CSCF (I-CSCF) trong hệ thống mạng của một nhà cung cấp dịch
vụ là điểm liên lạc cho tất cả các kết nối hướng đến một UE nằm trong mạng đó.
Địa chỉ IP của I-CSCF được công bố trong máy chủ DNS của hệ thống. Chức
năng của I-CSCF bao gồm:
o Định tuyến thông điệp yêu cầu SIP nhận được từ một mạng khác đến S-
CSCF tương ứng. Để làm được điều này, I-CSCF sẽ liên lạc với HSS
(thông qua DIAMETER) để cập nhật địa chỉ S-CSCF tương ứng của
người dùng. Nếu như chưa có S-CSCF nào được gán cho UE, I-CSCF sẽ
tiến hành gán một S-CSCF cho người dùng để nó xử lý yêu cầu SIP.
o Ngược lại, I-CSCF sẽ định tuyến thông điệp yêu cầu SIP hoặc thông điệp
trả lời SIP đến một S-CSCF/I-CSCF nằm trong mạng của một nhà cung
cấp dịch vụ khác.
BGCF (Breakout Gateway Control Function) là một máy chủ SIP chứa đựng
chức năng định tuyến dựa trên số điện thoại. Nó được sử dụng khi một thiết bị
IMS thực hiện cuộc gọi đến mạng nối chuyển mạch hay mạng điện thoại cố định
truyền thống PSTN. BGCF hỗ trợ khả năng kết nối liên mạng thông qua việc định
tuyến yêu cầu SIP trong trường hợp S-CSCF xác định rằng không thể định tuyến
yêu cầu này bằng DNS/ENUM. BGCF sẽ xác định nút mạng tiếp theo trên
đường định tuyến, hoặc là MGCF hoặc là một BGCF của mạng khác rồi chuyển
báo hiệu đến nút mạng tương ứng.
MGCF ( Media Gateway Control Function) có nhiệm vụ quản lý cổng phương
tiện, bao hàm các chức năng như: liên lạc với S-CSCF để quản lý các cuộc gọi
trên kênh phương tiện, làm trung gian chuyển đổi (conversion) giữa giao thức
báo hiệu ISUP và SIP. MGCF quản lý một hay nhiều IM-MGW (IP Multimedia-
Media Gateway). IM-MGW sẽ tương tác với MGCF để quản lý tài nguyên. IM-
MGW đóng vai trò là điểm chuyển đổi nội dung đa phương tiện giữa mạng
14
- chuyển nối gói và chuyển nối mạch khi thông tin truyền từ mạng này sang mạng
khác.
Chức năng quản lý tài nguyên đa phương tiện (Media Resource
Function) có thể phân ra thành 2 thành phần: MRFC (Media Resource Function
Controller) và MRFP (Media Resource Function Processor). MRFC có vai trò
quản lý tài nguyên cho các dòng dữ liệu đa phương tiện trong MRFP (Media
Resource Function Processor), giải mã thông điệp đến từ máy chủ ứng dụng AS
truyền qua S-CSCF, điều khiển MRFP tương ứng cũng như tham gia vào quá
trình tính cước. MRFP đóng vai trò quan trọng trong việc thích ứng nội dụng dịch
vụ, chuyển đổi định dạng (transcoding) nội dung.
2.3.3 - Lớp vận tải:
Ở đây, chúng ta tạm xem NASS và RACS là 2 thành phần thuộc lớp vận tải. Vài trò của
2 thành phần này được miêu tả dưới đây:
NASS ( Network Attachment Subsystem): Chức năng chính của NASS bao gồm:
o Cung cấp một cách linh hoạt địa chỉ IP cũng như các thông số cấu hình
khác cho UE (sử dụng DHCP)
o Xác nhận thực người dùng trước và trong quá trình cấp phát địa chỉ IP
o Cấp phép cho mạng truy nhập dựa trên hồ sơ mạng
o Quản lý định vị người dùng
o Hỗ trợ quá trình di động và roaming của người dùng.
RACS (Resource & Admission Control Functionality) bao gồm 2 chức năng
chính là: chức năng quyết định chính sách dịch vụ (S-PDF) và chức năng điều
khiển chấp nhận kết nối và tài nguyên truy nhập (A-RACF).
S-PDF (Serving Policy Decision Function) dưới yêu cầu của các ứng dụng,
sẽ tạo ra các quyết định về chính sách (policy) bằng việc sử dụng các luật chính
sách và chuyển những quyết định này tới A-RACF. S-DPF cung cấp một cách
nhìn trừu tượng về các chức năng truyền tải với nội dung hay các dịch vụ ứng
dụng. Bằng cách sử dụng S-DPF, việc xử lý tài nguyên sẽ trở nên độc lập với
việc xử lý dịch vụ.
A-RACF (Access Resource and admission Control Function) nhận các yêu
cầu về tài nguyên QoS từ S-PDF. A-RACF sẽ sử dụng thông tin QoS nhận được
từ S-PDF để quyết định chấp nhận hay không chấp nhận kết nối. A-RACF cũng
thực hiện chức năng đặt trước tài nguyên và điều khiển các thực thể
NAT/Firewall.
15
- 3GPP / TISPAN IMS architectural overview – HSS in IMS layer (as by standard)
Đa phần các giao thức sử dụng trong IMS được chuẩn hóa bởi IETF (Internet
Engineering Task Force), điển hình nhất là giao thức tạo phiên SIP (Session Initiation
Protocol). Rất nhiều các phát triển và cải tiến của SIP 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 (Open Mobile
Alliance) 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
16
- III - Mô hình một số giao thức cơ bản và xử lý luồng trong IMS
3.1 - Giao thức sip
3.1.1 - Tổng quan về giao thức SIP
SIP là giao thức khởi tạo phiên, dùng để thiết lập, sửa đổi và kết thúc các cuộc gọi điện
thoại
VoIP. SIP được phát triển bởi IETF và ban hành trong tài liệu RFC 3261 vào tháng 5
năm 2003.
SIP có thể sử dụng cho rất nhiều các dịch vụ khác nhau trong mạng IP như dịch vụ tin
nhắn,
thoại, hội nghị thoại, hội nghị truyền hình, email, dạy học từ xa, quảng bá, … SIP sử
dụng khuôn
dạng text, một khuôn dạng thường gặp trong mạng IP. Nó kế thừa các các nguyên lý và
khái niệm
của các giao thức Internet như HTTP và SMTP. SIP sử dụng một số kiểu bản tin và các
trường
header của HTTP, xác định nội dung luồng thông tin theo header.
3.1.2 - Cấu trúc SIP
3.1.2.1 - Máy chủ
Là một chương trình ứng dụng chấp nhận các bản tin yêu cầu từ máy khách để phục
vụ các
yêu cầu này và gửi trả các đáp ứng cho các yêu cầu đó. Ta có các loại máy chủ sau:
Người dùng là thiết bị đầu cuối trong mạng SIP, có thể là một máy điện thoại SIP, có thể
là
máy tính chạy phần mềm đầu cuối SIP
- Máy chủ ủy quyền
- Máy chủ định vị
- Máy chủ chuyển đổi địa chỉ
- Máy chủ đăng ký
3.1.2.2 - Máy khách
Máy khách trong giao thức SIP chính là các thiết bị mà người dùng sử dụng để khởi tạo
yêu
17
- cầu SIP đến các máy chủ. Thiết bị này có thể là các thiết bị phần cứng hổ trợ chuẩn
SIP như điện
thoại IP hay là phần mềm hổ trợ chuẩn SIP như Express Talk, Sidefisk,… hay hổ trợ cả
IMS như:
Mercuro IMS Client, UCT Client, OpenIC_Lite,. . .
3.1.3 Bản tin SIP
SIP sử dụng các bản tin để khởi tạo, hiệu chỉnh và kết thúc phiên giữa các người dùng.
3.1.4 Thiết lập và hủy cuộc gọi SIP
3.1.5 Tính năng của SIP
Giao thức SIP được thiết kế với những chỉ tiêu sau: Tích hợp với các giao thức đã có
của
IETF. Đơn giản và có khả năng mở rộng. Hỗ trợ tối đa sự di động của đầu cuối. Dễ
dàng tạo tính
năng mới cho dịch vụ.
- Tích hợp với các giao thức đã có của IETF
Các giao thức khác của IETF có thể xây dựng để xây dựng những ứng dụng SIP. SIP
có thể
hoạt động cùng với nhìu giao thức như: RSVP, RTP, RTSP, SAP, SDP, MIME, HTTP,
COPS, OSP.
- Đơn giản và có khả năng mở rộng
- Hỗ trợ tối đa sự di động của đầu cuối
- Dễ dàng tạo tính năng mới và dịch vụ mới.
3.2 - Giao thức Diameter
3.2.1 - Tổng quan về giao thức Diameter
Giao thức Diameter chia ra 2 phần: Diameter Base Protocol và Diameter Application.
Diameter Base Protocol cần thiết cho việc phân phối các đơn vị dữ liệu, khả năng
thương lượng,
kiểm soát lỗi và khả năng mở rộng. Diameter là giao thức truyền thông hoạt động trên
giao diện Sh
giữa HSS, AS, S-CSCF.
3.2.2 - Cấu trúc giao thức Diameter
18
- Trong Diameter có 3 thành phần chính là Server, Client và Agent. Client là một thiết bị ở
biên, thực hiện các truy vấn và sử dụng dịch vụ. Một Diameter Agent thực hiện chức
năng như một
Proxy, Relay, Redirect Agent va dịch các bản tin. Diameter Server quản lý các yêu cầu
về AAA cho
một hệ thống.
3.2.3 - Bản tin
Bản tin Diameter chứa một header và một số cặp giá trị thuộc tính AVP. Header gồm
nhiều
trường với dữ liệu dạng nhị phân giống header của giao thức IP.
3.2.3.1 - Cấu trúc Diameter header
Hình 1.0 Cấu trúc header của Diameter
3.2.3.2 - Cấu trúc AVP
AVP chứa thông tin chứng thực, ủy quyền, và thông tin về tài khoản người dùng để định
tuyến, bảo mật, thông tin cấu hình có liên quan đến yêu cầu và đáp ứng bản tin.
Hình 1.1 Cấu trúc AVP
3.2.4 - Bảo mật trong bản tin Diameter
Client trong giao thức Diameter phải hổ trợ chuẩn IPSec và có thể hổ trợ TLS.Server
phải hổ
trợ cả 2 chuẩn trên. Để bảo mật, khuyến nghị rằng nên sử dụng IPSec ở các nút trong
cùng một miền
19
- như giữa Client và Proxy và sử dụng TSL để bảo mật khi có giao dịch giữa các miền
với nhau.
3.2.5 - Khả năng kiểm soát lỗi của giao thức Diameter
Lỗi trong giao thức Diameter chia thành 2 loại: lỗi giao thức và lỗi ứng dụng
3.3 - COPS Giao thức COPS
3.3.1 - Tổng quan về giao thức COPS
COPS là giao thức được IETF chuẩn hóa nhằm thực hiện việc quản lý, cấu hình và áp
đặt
chính sách. Giao thức này hoạt động theo mô hình Client-Server.
3.3.2 - Chức năng chính của COPS
Giao thức này giao việc cho Client hỗ trợ cho mô hình Client/Server. Trong đó Client sẽ
gửi
những bản tin: yêu cầu, cập nhật, và xóa tới PDP và PDP gửi trả những quyết định cho
PEP.
3.3.2.1 - Bản tin COPS
* COPS Header
Hình 1.2 COPS header
3.4 - Giao thức Megaco/H.248
3.4.1 Tổng quan về giao thức Megaco/H.248
Megaco được phát triển bởi IETF (đưa ra vào cuối năm 1998), còn H. 248 được đưa ra
vào
tháng 5/1999 bởi ITU-T. Sau đó cả IETF và ITU-T cùng hợp tác thống nhất giao thức
điều khiển
MG, kết quả là vào tháng 6/2000 chuẩn Megaco/H. 248 ra đời.
Megaco/H248 cung cấp một giải pháp toàn diện cho việc điều khiển các MG. Giao thức
này
hỗ trợ đa phương tiện và các dịch vụ hội thoại nâng cao đa điểm các cú pháp lập trình
được nâng cao
20
nguon tai.lieu . vn