Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết Nối
Danh mục các bảng 5
Danh mục các hình 6
Danh sách các từ viết tắt 8
Phần I: giới thiệu về hệ thống IMS 12
1. Tổng quan về hệ thống IMS 12
1.1 IMS là gì 12
1.2 Đôi nét về quá trình chuẩn hóa IMS 14
1.3 Lợi ích IMS mang lại 15
Phần II: các thành phần trong hệ thống IMS 18
2. Thiết bị đầu cuối UE 18
2.1 Nhận dạng người dùng 18
2.2 Nhận dạng thiết bị 22
Phần III: Chức năng các thành phần trong hệ thống IMS 25
3. Chức năng điều khiển cuộc gọi CSCF 25
3.1 P-CSCF 25
3.2 I-CSCF 33
3.3 S-CSCF 35
4. Cơ sở dữ liệu HSS, SLF 38
4.1 HSS 38
4.2 SLF 39
5. Chức năng quyết định chính sách PDF 40
6. Chức năng dự trữ tài nguyên MRF 40
7. Chức năng kết hợp với mạng CS CN 42
7.1 BGCF 42
7.2 MGCF 42
7.3 IMS- MGW 43
7.4 SGW 44
8. Chức năng kết hợp với mạng PS 44
8.1 SGSN 44
8.2 GGSN 45
9. Điểm tham chiếu trong hệ thống IMS 45
9.1 Điểm tham chiếu Gm 45
9.2 Điểm tham chiếu Go 46
9.3 Điểm tham chiếu Mw 47
9.4 Điểm tham chiếu Mp 48
9.5 Điểm tham chiếu Mn 48
9.6 Điểm tham chiếu Dx 49
9.7 Điểm tham chiếu Cx 50
9.8 Điểm tham chiếu ISC 51
Phần IV: Một số thủ tục thiết lập phiên trong IMS 53
10. Thủ tục liên quan đến đăng ký 53
10.1 Thủ tục đăng ký 53
10.2 Thủ tục đăng ký lại 55
11. Thủ tục xóa đăng ký 56
11.1 Xóa đăng ký khởi tạo bởi UE 56
11.2 Xóa đăng ký khởi tạo bởi nhà khai thác mạng 58
12. Thủ tục thiết lập phiên trong mạng IMS 62
12.1 Thủ tục thiết lập phiên giữa 2 mạng IMS 62
12.2 Thủ tục thiết lập cuộc gọi giữa mạng IMS và mạng PSTN 65
Phần VI: Các giao thức sử dụng trong hệ thống IMS 69
13. SIP 69
13.1 Tổng quan về SIP 69
13.2 Các thành phần chính 71
13.3 Cấu trúc bản tin SIP 76
14. DIAMETER 86
14.1 Tổng quan về DIAMETER 86
14.2 Các thành phần chính 87
14.3 Cấu trúc bản tin Diameter 91
14.4 Bảo mật trong bản tin Diameter 97
14.5 Kiểm soát lỗi 98
14.6 Kết nối và phiên trong Diameter 100
14.7 Dịch vụ trong Diameter 101
15. COPS 103
15.1 Giới thiệu về COPS 103
15.2 Chức năng chính của COPS 105
15.3 Bản tin COPS 105
16. MEGACO/H.248 109
16.1 Tổng quan về MEGACO/H.248 109
16.2 Cấu trúc Gateway trong MEGACO/H.248 111
16.3 Termination và Context 112
16.4 Một số lệnh trong MEGACO/H.248 113
16.5 Hoạt động của MEGACO/H.248 115
Phần VII: Tổng kết 117
Danh mục các bảng
Bảng 3 1 Bảng nén một số bản tin SIP 23
Bảng 12 1 Trường method trong bản tin SIP Request 69
Bảng 12 2 Bảng ví dụ các SIP URL 70
Bảng 12 3 Trường Status Code trong bản tin SIP Response 71
Bảng 12 4 Các Response-Phrase tương ứng với các loại status code 71
Bảng 12 5 Các Header trong bản tin SIP 74
Bảng 12 6 Trường mô tả phiên trong phần thân của bản tin SIP 75
Bảng 12 7 Trường thời gian trong phần thân của bản tin SIP 76
Bảng 12 8 Trường truyền dẫn trong phần thân bản tin SIP 76
Bảng 13 1 Command Code trong Diameter 85
Bảng 13 2 Bản tin đáp ứng trong trường hợp có lỗi xảy ra 91
Bảng 13 3 So sánh giao thức Diameter và giao thức RADIUS 94
Bảng 14 1 Các loại Op code trong COPS header 99
Bảng 14 2 Trường C-Num trong Object format của bản tin COPS 100
Bảng 15 1 Một số lệnh trong giao thức MEGACO 105
Danh mục các hình
Hình 1 1Sự hội tụ mạng 12
Hình 1 2 IMS tách biệt chức năng điều khiển với các chức năng khác 14
Hình 2 1Cấu trúc IMSI 18
Hình 2 2 Cấu trúc UICC 21
Hình 3 1 P-CSCF 24
Hình 3 2 Thủ tục tìm địa chỉ IP của P-CSCF từ mạng GPRS 24
Hình 3 3 Tìm địa chỉ IP của P-CSCF bằng cách dùng DHCP và DNS Server 26
Hình 3 4 Đăng ký có yêu cầu bảo mật 30
Hình 3 5 Ví dụ cách xác định S-CSCF 32
Hình 3 6 Mô tả vai trò định tuyến của S-CSCF 36
Hình 4 1 SLF chỉ định HSS phù hợp 37
Hình 6 1 Chức năng điều khiển thông tin đa phương tiện MRF 39
Hình 7 1 Quá trình thiết lập cuộc gọi từ mạng IMS ra mạng CS CN và ngược lại 42
Hình 8 1 Điểm tham chiếu Gm 43
Hình 8 2 Điểm tham chiếu Go 44
Hình 8 3 Điểm tham chiếu Mw 45
Hình 8 4 Điểm tham chiếu Dx 47
Hình 8 5 Điểm tham chiếu Cx 48
Hình 8 6 Điểm tham chiếu ISC 50
Hình 9 1 Mô hình đăng ký của UE 51
Hình 9 2 Các bước thực hiện việc đăng ký 52
Hình 9 3 Thủ tục đăng ký lại của UE 53
Hình 10 1 Thủ tục xóa đăng ký thực hiện bởi UE 54
Hình 10 2 Thủ tục xóa đăng ký khi hết thời gian đăng ký. 56
Hình 10 3 Thủ tục xóa đăng ký khởi tạo bởi HSS 57
Hình 10 4 Thủ tục xóa đăng ký thực hiện bởi S-CSCF 59
Hình 11 1 Các bước thực hiện việc xóa đăng ký được thực hiện bởi S-CSCF 61
Hình 11 2 Mô hình thiết lập cuộc gọi giữa UE (IMS) và UE (PSTN) 63
Hình 11 3 Các bước thiết lập cuộc gọi giữa UE (IMS) và UE (PSTN) 64
Hình 12 1 Proxy Server 70
Hình 12 2 Hoạt động của Proxy Server 70
Hình 12 3 Redirect Server 72
Hình 12 4 Hoạt động của Redirect Server 73
Hình 12 5 Cấu trúc bản tin SIP 75
Hình 12 6 Cấu trúc phần start line trong bản tin SIP 75
Hình 12 7 Cấu trúc phần thân bản tin SIP 81
Hình 12 8 Bản tin SIP Request 83
Hình 12 9 Bản tin SIP Response 84
Hình 13 1 Diameter Proxy Agent định tuyến các bản tin dựa vào bảng định tuyến 87
Hình 13 2 Diameter Redirect Agent 88
Hình 13 3 Diameter Translation Agent 89
Hình 13 4 Cấu trúc bản tin Diameter 89
Hình 13 5 Cấu trúc header của Diameter 90
Hình 13 6 Cấu trúc AVP 94
Hình 13 7 Lỗi giao thức trong Diameter 96
Hình 13 8 Lỗi ứng dụng trong giao thức Diameter 96
Hình 13 9 Luồng lưu lượng kết nối các thực thể Diameter 98
Hình 14 1 Mô hình cops 102
Hình 14 2 COPS giữa PDF và GGSN/SBC 103
Hình 14 3 Cấu trúc bản tin COPS 104
Hình 14 4 COPS header 104
Hình 14 5 Object format của bản tin COPS 106
Hình 15 1 Quá trình chuẩn hóa MEGACO/H248 108
Hình 15 2 MEGACO/H248 kết nối điều khiển Gateway 109
Hình 15 3 Cấu trúc Gateway trong MEGACO/H248 109
Hình 15 4 Luồng giao thức của MEGACO/H248 113
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 chức 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) .
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 (hay 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.
Hình1 1Sự 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 cách 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 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 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.
Hình 1 2IMS 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 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.
di chuyển từ Context này sang một Context khác với lệnh Move. Một Termination chỉ tồn tại trong một Context ở một thời điểm.
Số lượng Termination lớn nhất trong một Context phụ thuộc vào MG. Chẳng hạn, MG chỉ đưa ra kết nối điểm điểm thì có thể chỉ cho phép hai Termination trên một Context. Các MG hổ trợ các cuộc hội nghị đa điểm có thể cho phép 3 hay nhiều Termination trên một Context.
MEGACO có thể được dùng để tạo Context và sửa đổi các giá trị tham số của Context đang tồn tại. MEGACO có các lệnh để thêm Termination vào Context, bỏ Termination ra khỏi Context và di chuyển Termination giữa các Context. Context bị xóa hoàn toàn khi Termianation còn lại sau cùng bị xóa bỏ hay di chuyển khỏi context.
Các thuộc tính của Context:
ContextID: giá trị duy nhất trong mỗi MG
Topology: mô tả các luồng truyền thông giữa các Termination và ngõ vào ra của MG
Priority: độ ưu tiên, ưu tiên cho lưu lượng trong MG khi có nhiều Context phải được điều khiển đồng thời
Gọi khẩn cấp: cung cấp khả năng điều khiển ưu tiên cho cuộc gọi khẩn cấp
16.4 Một số lệnh trong MEGACO/H.248
Bảng 15 1 Một số lệnh trong giao thức MEGACO
16.5 Hoạt động của MEGACO/H.248
Hình 15 4Luồng giao thức của MEGACO/H248
Quá trình hoạt động của luồng giao thức MEGACO/H.248 như sau:
Bước 1: MGC gửi bản tin Modify đến MG A và MG B để yêu cầu Termination phát hiện nhấc máy.
Bước 2: Lệnh Modify được công nhận
Bước 3: GW A phát hiện sự nhấc máy và gửi cho MGC.
Bước 4: Xác nhận việc nhấc máy
Bước 5: MGC ghi nhận sự kiện và gởi bản tin đên MG đê xác nhận sự kiện này.
Bước 6, 7: GW A tích lũy các chữ số được quay từ người dùng và gởi các số này đến MGC trong lệnh Notify.
Bước 8: MGC công nhận việc nhận các chữ số.
Bước 9: MGC quyết định chuỗi số đúng và tạo cuộc gọi. Nó gởi lệnh Add đến MGA để tạo Context.
Bước 10: GW A trả lời MGC và đặt tên Context, định bộ nhận dạng Termination RTP (RTP/ID).
Bước 11: dựa vào thông tin nhận được từ GWA, MGC gởi lệnh Add chứa thông tin về số bên gọi, bộ mã hóa, … đến GWB.
Bước 12: GWB trả lời lại lệnh Add với một Context mới gởi đến MGC
Bước 14: MGC dùng lệnh Modify để yêu cầu chuông. Bản tin cũng yêu cầu GWA tìm kiếm sự nhấc máy.
Bước 15: User B nhấc máy, cuộc gọi đã được thiết lập, RTP Streaming được truyền 2 chiều từ A sang B.
Bước 16: Khi một trong 2 bên gác máy ( ở đây ví dụ là bên A), bản tin Modify yêu cầu kêt thúc cuộc gọi được gới đến MGC
Bước 17: MGC nhận được yêu cầu và gởi bản tin Rely đáp ứng
Bước 18, 19: Lệnh Subtract được gởi từ MGC đến 2 GW yêu cầu hủy kết nối (hủy Termination từ một Context). Sau khi nhận được bản tin Rely từ 2 Gateway thì kết thúc hoàn toàn một phiên gọi.
Phần VII: Tổng kết
Với nội dung đưa ra là tìm hiểu kiến trúc IMS trên nền mạng NGN, bài tìm hiểu này đã đưa ra được kiến trúc tổng quát nhất của một phân hệ IMS theo tiêu chuẩn của tổ chức 3GPP. Bài viết cũng đã lý giải vai trò, nhiệm vụ, chức năng của các thành phần, giao diện, và một số thủ tục thực hiện trong phân hệ IMS. Hơn nữa, bài tìm hiều còn trình bày các giao thức truyền thông sử dụng trong phận hệ này, đặc biệt là giao thức SIP. Đây là giao thức được 3GPP chọn là giao thức báo hiệu chính trong mạng lõi IMS.
IMS là một đề tài đang được sự quan tâm tìm hiểu của các tổ chức chuẩn hóa viễn thông và các công ty điện tử tin học. Phân hệ IMS sẽ là một xu hướng phát triển tất yếu của nền viễn thông trong nước nói riêng và trên thế giới nói chung. Xây dựng thành công hệ thống này sẽ mang lại lợi ích lớn cho cả nhà khai thác mạng và người dùng.
Trong phạm vi bài tìm hiểu này, chúng tui chỉ đưa ra cái nhìn tổng quát nhất về cách hoạt động của IMS trên nền mạng NGN. Chúng tui sẽ tiếp tục phát triển bài tìm hiểu này thành một đề tài hoàn chỉnh kèm theo sản phẩm là một mô hình lab có tính ứng dụng cao.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
Danh mục các bảng 5
Danh mục các hình 6
Danh sách các từ viết tắt 8
Phần I: giới thiệu về hệ thống IMS 12
1. Tổng quan về hệ thống IMS 12
1.1 IMS là gì 12
1.2 Đôi nét về quá trình chuẩn hóa IMS 14
1.3 Lợi ích IMS mang lại 15
Phần II: các thành phần trong hệ thống IMS 18
2. Thiết bị đầu cuối UE 18
2.1 Nhận dạng người dùng 18
2.2 Nhận dạng thiết bị 22
Phần III: Chức năng các thành phần trong hệ thống IMS 25
3. Chức năng điều khiển cuộc gọi CSCF 25
3.1 P-CSCF 25
3.2 I-CSCF 33
3.3 S-CSCF 35
4. Cơ sở dữ liệu HSS, SLF 38
4.1 HSS 38
4.2 SLF 39
5. Chức năng quyết định chính sách PDF 40
6. Chức năng dự trữ tài nguyên MRF 40
7. Chức năng kết hợp với mạng CS CN 42
7.1 BGCF 42
7.2 MGCF 42
7.3 IMS- MGW 43
7.4 SGW 44
8. Chức năng kết hợp với mạng PS 44
8.1 SGSN 44
8.2 GGSN 45
9. Điểm tham chiếu trong hệ thống IMS 45
9.1 Điểm tham chiếu Gm 45
9.2 Điểm tham chiếu Go 46
9.3 Điểm tham chiếu Mw 47
9.4 Điểm tham chiếu Mp 48
9.5 Điểm tham chiếu Mn 48
9.6 Điểm tham chiếu Dx 49
9.7 Điểm tham chiếu Cx 50
9.8 Điểm tham chiếu ISC 51
Phần IV: Một số thủ tục thiết lập phiên trong IMS 53
10. Thủ tục liên quan đến đăng ký 53
10.1 Thủ tục đăng ký 53
10.2 Thủ tục đăng ký lại 55
11. Thủ tục xóa đăng ký 56
11.1 Xóa đăng ký khởi tạo bởi UE 56
11.2 Xóa đăng ký khởi tạo bởi nhà khai thác mạng 58
12. Thủ tục thiết lập phiên trong mạng IMS 62
12.1 Thủ tục thiết lập phiên giữa 2 mạng IMS 62
12.2 Thủ tục thiết lập cuộc gọi giữa mạng IMS và mạng PSTN 65
Phần VI: Các giao thức sử dụng trong hệ thống IMS 69
13. SIP 69
13.1 Tổng quan về SIP 69
13.2 Các thành phần chính 71
13.3 Cấu trúc bản tin SIP 76
14. DIAMETER 86
14.1 Tổng quan về DIAMETER 86
14.2 Các thành phần chính 87
14.3 Cấu trúc bản tin Diameter 91
14.4 Bảo mật trong bản tin Diameter 97
14.5 Kiểm soát lỗi 98
14.6 Kết nối và phiên trong Diameter 100
14.7 Dịch vụ trong Diameter 101
15. COPS 103
15.1 Giới thiệu về COPS 103
15.2 Chức năng chính của COPS 105
15.3 Bản tin COPS 105
16. MEGACO/H.248 109
16.1 Tổng quan về MEGACO/H.248 109
16.2 Cấu trúc Gateway trong MEGACO/H.248 111
16.3 Termination và Context 112
16.4 Một số lệnh trong MEGACO/H.248 113
16.5 Hoạt động của MEGACO/H.248 115
Phần VII: Tổng kết 117
Danh mục các bảng
Bảng 3 1 Bảng nén một số bản tin SIP 23
Bảng 12 1 Trường method trong bản tin SIP Request 69
Bảng 12 2 Bảng ví dụ các SIP URL 70
Bảng 12 3 Trường Status Code trong bản tin SIP Response 71
Bảng 12 4 Các Response-Phrase tương ứng với các loại status code 71
Bảng 12 5 Các Header trong bản tin SIP 74
Bảng 12 6 Trường mô tả phiên trong phần thân của bản tin SIP 75
Bảng 12 7 Trường thời gian trong phần thân của bản tin SIP 76
Bảng 12 8 Trường truyền dẫn trong phần thân bản tin SIP 76
Bảng 13 1 Command Code trong Diameter 85
Bảng 13 2 Bản tin đáp ứng trong trường hợp có lỗi xảy ra 91
Bảng 13 3 So sánh giao thức Diameter và giao thức RADIUS 94
Bảng 14 1 Các loại Op code trong COPS header 99
Bảng 14 2 Trường C-Num trong Object format của bản tin COPS 100
Bảng 15 1 Một số lệnh trong giao thức MEGACO 105
Danh mục các hình
Hình 1 1Sự hội tụ mạng 12
Hình 1 2 IMS tách biệt chức năng điều khiển với các chức năng khác 14
Hình 2 1Cấu trúc IMSI 18
Hình 2 2 Cấu trúc UICC 21
Hình 3 1 P-CSCF 24
Hình 3 2 Thủ tục tìm địa chỉ IP của P-CSCF từ mạng GPRS 24
Hình 3 3 Tìm địa chỉ IP của P-CSCF bằng cách dùng DHCP và DNS Server 26
Hình 3 4 Đăng ký có yêu cầu bảo mật 30
Hình 3 5 Ví dụ cách xác định S-CSCF 32
Hình 3 6 Mô tả vai trò định tuyến của S-CSCF 36
Hình 4 1 SLF chỉ định HSS phù hợp 37
Hình 6 1 Chức năng điều khiển thông tin đa phương tiện MRF 39
Hình 7 1 Quá trình thiết lập cuộc gọi từ mạng IMS ra mạng CS CN và ngược lại 42
Hình 8 1 Điểm tham chiếu Gm 43
Hình 8 2 Điểm tham chiếu Go 44
Hình 8 3 Điểm tham chiếu Mw 45
Hình 8 4 Điểm tham chiếu Dx 47
Hình 8 5 Điểm tham chiếu Cx 48
Hình 8 6 Điểm tham chiếu ISC 50
Hình 9 1 Mô hình đăng ký của UE 51
Hình 9 2 Các bước thực hiện việc đăng ký 52
Hình 9 3 Thủ tục đăng ký lại của UE 53
Hình 10 1 Thủ tục xóa đăng ký thực hiện bởi UE 54
Hình 10 2 Thủ tục xóa đăng ký khi hết thời gian đăng ký. 56
Hình 10 3 Thủ tục xóa đăng ký khởi tạo bởi HSS 57
Hình 10 4 Thủ tục xóa đăng ký thực hiện bởi S-CSCF 59
Hình 11 1 Các bước thực hiện việc xóa đăng ký được thực hiện bởi S-CSCF 61
Hình 11 2 Mô hình thiết lập cuộc gọi giữa UE (IMS) và UE (PSTN) 63
Hình 11 3 Các bước thiết lập cuộc gọi giữa UE (IMS) và UE (PSTN) 64
Hình 12 1 Proxy Server 70
Hình 12 2 Hoạt động của Proxy Server 70
Hình 12 3 Redirect Server 72
Hình 12 4 Hoạt động của Redirect Server 73
Hình 12 5 Cấu trúc bản tin SIP 75
Hình 12 6 Cấu trúc phần start line trong bản tin SIP 75
Hình 12 7 Cấu trúc phần thân bản tin SIP 81
Hình 12 8 Bản tin SIP Request 83
Hình 12 9 Bản tin SIP Response 84
Hình 13 1 Diameter Proxy Agent định tuyến các bản tin dựa vào bảng định tuyến 87
Hình 13 2 Diameter Redirect Agent 88
Hình 13 3 Diameter Translation Agent 89
Hình 13 4 Cấu trúc bản tin Diameter 89
Hình 13 5 Cấu trúc header của Diameter 90
Hình 13 6 Cấu trúc AVP 94
Hình 13 7 Lỗi giao thức trong Diameter 96
Hình 13 8 Lỗi ứng dụng trong giao thức Diameter 96
Hình 13 9 Luồng lưu lượng kết nối các thực thể Diameter 98
Hình 14 1 Mô hình cops 102
Hình 14 2 COPS giữa PDF và GGSN/SBC 103
Hình 14 3 Cấu trúc bản tin COPS 104
Hình 14 4 COPS header 104
Hình 14 5 Object format của bản tin COPS 106
Hình 15 1 Quá trình chuẩn hóa MEGACO/H248 108
Hình 15 2 MEGACO/H248 kết nối điều khiển Gateway 109
Hình 15 3 Cấu trúc Gateway trong MEGACO/H248 109
Hình 15 4 Luồng giao thức của MEGACO/H248 113
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 chức 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) .
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 (hay 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.
Hình1 1Sự 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 cách 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 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 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.
Hình 1 2IMS 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 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.
di chuyển từ Context này sang một Context khác với lệnh Move. Một Termination chỉ tồn tại trong một Context ở một thời điểm.
Số lượng Termination lớn nhất trong một Context phụ thuộc vào MG. Chẳng hạn, MG chỉ đưa ra kết nối điểm điểm thì có thể chỉ cho phép hai Termination trên một Context. Các MG hổ trợ các cuộc hội nghị đa điểm có thể cho phép 3 hay nhiều Termination trên một Context.
MEGACO có thể được dùng để tạo Context và sửa đổi các giá trị tham số của Context đang tồn tại. MEGACO có các lệnh để thêm Termination vào Context, bỏ Termination ra khỏi Context và di chuyển Termination giữa các Context. Context bị xóa hoàn toàn khi Termianation còn lại sau cùng bị xóa bỏ hay di chuyển khỏi context.
Các thuộc tính của Context:
ContextID: giá trị duy nhất trong mỗi MG
Topology: mô tả các luồng truyền thông giữa các Termination và ngõ vào ra của MG
Priority: độ ưu tiên, ưu tiên cho lưu lượng trong MG khi có nhiều Context phải được điều khiển đồng thời
Gọi khẩn cấp: cung cấp khả năng điều khiển ưu tiên cho cuộc gọi khẩn cấp
16.4 Một số lệnh trong MEGACO/H.248
Bảng 15 1 Một số lệnh trong giao thức MEGACO
16.5 Hoạt động của MEGACO/H.248
Hình 15 4Luồng giao thức của MEGACO/H248
Quá trình hoạt động của luồng giao thức MEGACO/H.248 như sau:
Bước 1: MGC gửi bản tin Modify đến MG A và MG B để yêu cầu Termination phát hiện nhấc máy.
Bước 2: Lệnh Modify được công nhận
Bước 3: GW A phát hiện sự nhấc máy và gửi cho MGC.
Bước 4: Xác nhận việc nhấc máy
Bước 5: MGC ghi nhận sự kiện và gởi bản tin đên MG đê xác nhận sự kiện này.
Bước 6, 7: GW A tích lũy các chữ số được quay từ người dùng và gởi các số này đến MGC trong lệnh Notify.
Bước 8: MGC công nhận việc nhận các chữ số.
Bước 9: MGC quyết định chuỗi số đúng và tạo cuộc gọi. Nó gởi lệnh Add đến MGA để tạo Context.
Bước 10: GW A trả lời MGC và đặt tên Context, định bộ nhận dạng Termination RTP (RTP/ID).
Bước 11: dựa vào thông tin nhận được từ GWA, MGC gởi lệnh Add chứa thông tin về số bên gọi, bộ mã hóa, … đến GWB.
Bước 12: GWB trả lời lại lệnh Add với một Context mới gởi đến MGC
Bước 14: MGC dùng lệnh Modify để yêu cầu chuông. Bản tin cũng yêu cầu GWA tìm kiếm sự nhấc máy.
Bước 15: User B nhấc máy, cuộc gọi đã được thiết lập, RTP Streaming được truyền 2 chiều từ A sang B.
Bước 16: Khi một trong 2 bên gác máy ( ở đây ví dụ là bên A), bản tin Modify yêu cầu kêt thúc cuộc gọi được gới đến MGC
Bước 17: MGC nhận được yêu cầu và gởi bản tin Rely đáp ứng
Bước 18, 19: Lệnh Subtract được gởi từ MGC đến 2 GW yêu cầu hủy kết nối (hủy Termination từ một Context). Sau khi nhận được bản tin Rely từ 2 Gateway thì kết thúc hoàn toàn một phiên gọi.
Phần VII: Tổng kết
Với nội dung đưa ra là tìm hiểu kiến trúc IMS trên nền mạng NGN, bài tìm hiểu này đã đưa ra được kiến trúc tổng quát nhất của một phân hệ IMS theo tiêu chuẩn của tổ chức 3GPP. Bài viết cũng đã lý giải vai trò, nhiệm vụ, chức năng của các thành phần, giao diện, và một số thủ tục thực hiện trong phân hệ IMS. Hơn nữa, bài tìm hiều còn trình bày các giao thức truyền thông sử dụng trong phận hệ này, đặc biệt là giao thức SIP. Đây là giao thức được 3GPP chọn là giao thức báo hiệu chính trong mạng lõi IMS.
IMS là một đề tài đang được sự quan tâm tìm hiểu của các tổ chức chuẩn hóa viễn thông và các công ty điện tử tin học. Phân hệ IMS sẽ là một xu hướng phát triển tất yếu của nền viễn thông trong nước nói riêng và trên thế giới nói chung. Xây dựng thành công hệ thống này sẽ mang lại lợi ích lớn cho cả nhà khai thác mạng và người dùng.
Trong phạm vi bài tìm hiểu này, chúng tui chỉ đưa ra cái nhìn tổng quát nhất về cách hoạt động của IMS trên nền mạng NGN. Chúng tui sẽ tiếp tục phát triển bài tìm hiểu này thành một đề tài hoàn chỉnh kèm theo sản phẩm là một mô hình lab có tính ứng dụng cao.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links
Last edited by a moderator: