KIẾN TRÚC IMS (IP MULTIMEDIA SUBSYSTEM)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC TIỂU LUẬN NỀN TẢNG CUNG CẤP DỊCH VỤ CHO MẠNG THẾ HỆ MỚI ĐỀ TÀI KIẾN TRÚC IMS (IP MULTIMEDIA SUBSYSTEM) Giảng viên hướng dẫn TS NGUYỄN TÀI HƯNG Học viên cao học NGUYỄN VĂN LINH CB110868 PHẠM VĂN KIỆN CB110864 Lớp 11KTTT1B IMS ( IP MULTIMEDIA SUBSYSTEM ) Mục lục 4Phần I giới thiệu về hệ thống IMS 41 Tổng quan về hệ thống IMS 41 1 IMS là gì 61 2 Đôi nét về quá trình chuẩn hóa IMS 61 3 Lợi ích IMS mang lại 9Phần.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC

TIỂU LUẬN NỀN TẢNG CUNG CẤP DỊCH VỤ CHO MẠNG

Giảng viên hướng dẫn : TS NGUYỄN TÀI HƯNG

Học viên cao học : NGUYỄN VĂN LINH - CB110868

PHẠM VĂN KIỆN - CB110864

Mục lục

Phần I: giới thiệu về hệ thống IMS 4

1 Tổng quan về hệ thống IMS 4

1.1 IMS là gì 4

1.2 Đôi nét về quá trình chuẩn hóa IMS 6

1.3 Lợi ích IMS mang lại 6

Phần II: các thành phần trong hệ thống IMS 9

2 Thiết bị đầu cuối UE 9

2.1 Nhận dạng người dùng 9

2.2 Nhận dạng thiết bị 12

Phần III: Chức năng các thành phần trong hệ thống IMS 15

3 Chức năng điều khiển cuộc gọi CSCF 15

3.1 P-CSCF 15

3.2 I-CSCF 21

3.3 S-CSCF 24

4 Cơ sở dữ liệu HSS, SLF 26

4.1 HSS 26

4.2 SLF 27

5 Chức năng quyết định chính sách PDF 27

6 Chức năng dự trữ tài nguyên MRF 28

7 Chức năng kết hợp với mạng CS CN 29

7.1 BGCF 29

7.2 MGCF 29

7.3 IMS- MGW 30

7.4 SGW 30

8 Chức năng kết hợp với mạng PS 31

8.1 SGSN 31

8.2 GGSN 31

9 Điểm tham chiếu trong hệ thống IMS 32

9.1 Điểm tham chiếu Gm 32

9.2 Điểm tham chiếu Go 32

9.3 Điểm tham chiếu Mw 33

9.4 Điểm tham chiếu Mp 34

9.5 Điểm tham chiếu Mn 34

9.6 Điểm tham chiếu Dx 34

9.7 Điểm tham chiếu Cx 35

9.8 Điểm tham chiếu ISC 36

Phần IV: Tổng kết 38

Tài liệu tham khảo 39

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 tròkhông thể thiếu trong cuộc sống con người.Trong lĩnh vực di động, thế hệ đầu tiên (1G) đãđược giới thiệu vào thập niên 1980.Các mạng này cung cấp các dịch vụ cơ bản cho ngườidùng, quan trọng nhất là truyền thoại và dịch vụ liên quan đến truyền thoại Thế hệ di độngthứ 2 (2G) được ra đời vào những năm 1990 đưa ra một số dịch vụ dữ liệu và các dịch vụngười dùng tinh vi hơn Thế hệ di động thứ 3 (3G) (vừa được triển khai tại Việt Nam khônglâu) cho phép tốc độ truyền dữ liệu cao hơn và cung cấp các dịch vụ đa phương tiện.Tronglĩnh vực điện thoại cố định, mạng điện thoại truyền thống PSTN và mạng dịch vụ số tích hợpISDN 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 kếtnối 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 cácdịch 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 nhanhchóng của các thiết bị di động Các thiết bị ngày càng tích hợp nhiều tính năng tiên tiến vàkiểu 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 saucủa nhiều thiết bị không chỉ đáp ứng các nhu cầu client-server cơ bản, mà còn các dịch vụpeer-to-peer, thuận lợi cho việc chia sẻ trình duyệt, chia sẻ bảng, kinh nghiệm chơi games, tròchuyện 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 sựphù hợp với hệ thống mạng hiện có.Mạng điện thoại hiện tại cung cấp nhiệm vụ chính là thiếtlập kết nối.Trong mạng IP, khi có một yêu cầu thiết lập phiên, mạng có thể thiết lập một mạngad-hoc kết nối hai điểm.Điều này dẫn đến tình trạng các nhà cung cấp dịch vụ và khai thácmạng tạo ra một môi trường cô lập, các dịch vụ đơn lẻ, không có tính cạnh tranh và nhất làngười dùng không thể đồng thời sử dụng các dịch vụ khác nhau từ các nhà khai thác khácnhau trên một thiết bị.Thêm vào đó, các mạng truyền tải dữ liệu không cần thời gian thựcđược 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, mangtính cá nhân, có khả năng tương tác thời gian thực mọi lúc mọi nơi trên mọi thiết bị sửdụng.Điều này đặt ra những yêu cầu mới cho kiến trúc hạ tầng mạng viễn thông.Trong bốicảnh 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

HìnhTổng quan về hệ thống IMS-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 phương thức truy nhập như GSM, UMTS, CDMA2000, truy nhập hữutuyến băng rộng như cáp xDSL, cáp quang, cáp truyền hình, cũng như truy nhập vô tuyếnbăng rộng WLAN, WiMAX IMS tạo điều kiện cho các hệ thống mạng khác nhau có thể vậnhành cùng với nhau.IMS hứa hẹn mang lại nhiều lợi ích cho cả người dùng lẫn nhà cung cấpdịch vụ IMS đã và đang được tập trung nghiên cứu cũng như thu hút được sự quan tâm lớncủa 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 bởi3GPP trong Release 5 công bố tháng 3 năm 2003 Trong phiên bản đầu tiên này, mụcđích của IMS là tạo thuận lợi cho việc phát triển và triển khai dịch vụ mới trên mạngthông tin di động.Tiếp đến, tổ chức chuẩn hóa 3GPP2 đã xây dựng hệ thốngCDMA2000 Multimedia Domain (MMD) nhằm hỗ trợ các dịch vụ đa phương tiệntrong 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 nhậpWLAN 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 củaIMS cho truyền thông hữu tuyến Khi đó ETSI đã mở rộng chuẩn IMS thành một phầncủa kiến trúc mạng thế hệ tiếp theo NGN mà họ đang xây dựng Tổ chức chuẩn hóaTISPAN trực thuộc ETSI, với mục đích hội tụ mạng thông tin di động và Internet, đãchuẩn hóa IMS như một hệ thống con của NGN Kết hợp với TISPAN, trong Release 7của 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 cốđịnh-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 giaothức khởi tạo phiên SIP Rất nhiều các phát triển và cải tiến của SIP ra đời để hỗ trợ các chứcnăng theo yêu cầu của hệ thống IMS đã được đề nghị và chuẩn hóa bởi IETF như SIP hỗ trợtính cước, bảo mật v.v… Bên cạnh IETF và TISPAN, một tổ chức chuẩn hóa khác mà 3GPPhợp tác chặt chẽ trong việc phát triển IMS là Liên minh di động mở OMA nhằm phát triển cácdịch vụ trên nền IMS Một trong những dịch vụ do OMA phát triển là Push-to-Talk overCellular (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 dànghơn 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 phépchuyển dần từ mạng chuyển mạch mạch sang chuyển mạch gói trên nền IP, tạo thuận lợi choviệc quản lý mạng thông tin di động Việc kết nối giữa mạng cố định và di động đã góp phầnvào tiến trình hội tụ mạng viễn thông trong tương lai IMS cho phép người dùng có thể sửdụng 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

H ình Tổng quan về hệ thống IMS-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 ứngdụng, người cung cấp dịch vụ cũng như người sử dụng các thiết bị đầu cuối Kiến trúc IMSgiúp các dịch vụ mới được triển khai một cách nhanh chóng với chi phí thấp IMS cung cấpkhả năng tính cước phức tạp hơn nhiều so với hệ thống tài khoản trả trước hay trả sau, ví dụnhư 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 mộtnhà cung cấp mạng IMS hứa hẹn mang đến nhiều dịch vụ đa phương tiện theo yêu cầu và sởthích của từng khách hàng

Với IMS, nhà cung cấp mạng sẽ không chỉ làm công tác truyền tải thông tin một cách đơnthuần mà trở thành tâm điểm trong việc phân phối dung lượng thông tin trong mạng, đóng vaitrò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng dịch vụ (QoS) cũng như kịp thời thay đổi để đápứng 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 khaicác 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 chokhách hàng

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 đểgiao 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 dangthuê 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 ngườidùng

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 dùngriêng.Khóa này được cung cấp bởi nhà điều hành mạng, được sử dụng trong thủ tụcđăng 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 nàydùng 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 dùngchung Khóa này được người dùng sử dụng khi truyền thông với các người dùng khác.Khóanày được công khai và có thể trao đổi với người dùng khác thông qua danh bạ, trang webhoặc business card Trong giai đoạn đầu triển khai IMS, vẫn còn tồn tại những mạng khácnhau như PSTN/ISDN, GSM, Internet,….Do đó, người dùng IMS phải truyền thông được vớingười dùng ở các mạng này Để đáp ứng nhu cầu này, mỗi người dùng IMS sẽ có thêm một sốviễn thông, ví dụ: +840975975975 để liên lạc với miền CS và có địa chỉ URL để giao tiếp vớingười dùng Internet, ví dụ: abc@cdf.zyz

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, donhà khai thác mạng qui định.Khóa này có thể được sử dụng như SIP URL, đượcđịnh 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 phiênIMS 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 yêucầu đăng ký từ UE Để đăng ký khóa nhận dạng người dùng chung của mộtngười dùng, ta phải mất một khoảng thời gian Do đó, nếu người dùng có 4khóa nhận dạng người dùng chung thì phải mất khoảng thời gian nhiều hơn 4lần Để khắc phục điều này, tổ chức 3GPP đã phát triển phương pháp đăng kýnhiều khóa nhận dạng người dùng chung trong cùng một yêu cầu đăng ký gọi làđăng ký ẩn Để thực hiện đăng ký ẩn, UE gởi bản tin SUBSCRIBE yêu cầuđăng ký ẩn đến S-CSCF Khi S-CSCF nhận được bản tin này, nó sẽ đáp ứng lạibằng 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 đượclưu trong IMSI của UE.Khi hệ thống IMS được triển khai, có rất nhiều UE đã và đang sửdụng thuộc các miền CS và PS khác nhau mà không hỗ trợ ứng dụng IMSI Do vậy, một cơchế để truy cập vào IMS mà không cần IMSI đã được phát triển

Trong mô hình này, khóa nhận dạng người dùng chung, khóa nhận dạng người dùng riêng, tênmiền 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 Thiết bị đầu cuối UE-3Cấu 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

Khi chuyển sang mạng IMS, thông số IMSI của các thuê bao miền PS, CS khác sẽ được thayđổi theo định dạng sau: sốIMSI.@MCC.MNC.IMSI.IMSdomainname

Ví dụ: IMSI : 234150999999999

MNC: 15;

MSIN: 0999999999Domain name của miền IMS là abc.xyzKhóa nhận dạng người dùng riêng là: 234150999999999@234.15.IMSI.abc.xyz

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 ngườidùng 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: 234150999999999@234.15.IMSI.abc.xyz

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 mạngIMS cũng như không hiển thị cho người sử dụng biết Nó chỉ được sử dụng trong quá trìnhđăng 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

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 dễdàng.Trong UICC chứa một hoặc nhiều ứng dụng.Một trong những ứng dụng đó làISIM Thông tin trong ISIM dùng chủ yếu với mục đích đăng ký, có thể chia thành 6nhóm chủ yếu sau:

Hình Thiết bị đầu cuối UE-4Cấu trúc UICC

 Key bảo mật

Chứa các khóa, các thuật toán toàn vẹn, mã hóa và nhận dạng.Khóa toàn vẹn dùng để bảo vệtính toàn vẹn của báo hiệu SIP, đảm bảo báo hiệu không bị thay đổi khi truyền qua các núttrên mạng Khóa mã hóa dùng để bảo mật báo hiệu SIP, đảm bảo sự bí mật của báo hiệu,không có một nút khác có thể biết nội dung của bản tin này Khóa nhận dạng dùng để đảm bảochỉ 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 trongyêu 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 truycập 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 tinyêu 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 bảoquản 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 cụthể.Tương tự như ISIM, USIM cũng nằm trong UICC.Nó có thể bao gồm các ứngdụng 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 cácđiểm cho phép truy cập, dịch vụ tin nhắn đa phương tiện MMS

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 cóthể 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 trongsuốt 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 CSCF và S-CSCF trong hoạt động Cả hai có thể đại diện cho user để kết thúc phiên (ví dụnhư khi S-CSCF xác định được tình trạng phiên bị treo hoặc P-CSCF nhận được khai báo vềmất sóng mang) và có thể kiểm tra nội dung của bản tin trong giao thức SDP

P-3.1 P-CSCF

Là điểm tiếp xúc đầu tiên giữa UE với mạng IMS.Tất cả những tín hiệu SIP được gởi giữamạng IMS và UE đều đi qua P-CSCF Do đó, nhiệm vụ chính của P-CSCF là chuyển tiếp bảntin SIP dựa vào tên domain Ngoài ra, P-CSCF còn thực hiện: nén bản tin SIP, bảo mật, tươngtác với PDF, tham gia vào quá trình tính cước, và xác định phiên khẩn cấp

Hình Chức năng điều khiển cuộc gọi CSCF-5P-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 tụcGPRS, 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 Chức năng điều khiển cuộc gọi CSCF-6Thủ tục tìm địa chỉ IP của

P-CSCF từ mạng GPRS

 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 gửiđến 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 thìmột tunnel được khởi tạo giữa PDP context trong SGSN và PDP context trongGGSN Nếu không thành công, SGSN sẽ gửi lại bản tin này tới địa chỉ IP tiếptheo trong bản địa chỉ Cũng trong giai đoạn này, GGSN sẽ truy vấn trực tiếpđến 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 yêucầu), 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 IPcủa P-CSCF

Đến thời điểm hiện tại, thủ tục này chưa được 3GPP chuẩn hóa chỉ được nêu ra trong release 5

Pre- Thủ tục tìm địa chỉ IP của P-CSCF bằng cách dùng DHCP và DNS Server đượcthực hiện như sau:

Hình Chức năng điều khiển cuộc gọi CSCF-7Tìm 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 yêucầu 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 tinACK từ UE.Tại cùng một thời điểm, có thể có nhiều DHCP Server gởi bản tinnày.UE sẽ nhận IP của DHCP Server gởi đến UE sớm nhất.Nếu sau bốn lần gởiDHCP Dicover mà UE không nhận được DHCP Offer nào thì nó sẽ tự nhận IPbất 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 Requestnày vừa nhằm mục đích thông báo tới một DHCP Server rằng nó nhận IP củaDHCP đó, vừa để thông báo với các DHCP server khác rằng nó không nhận IPcủa chúng để các DHCP Server đó giải phóng IP và cấp cho UE khác khi có yêucầu

 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 đãhoàn thành Lúc này, UE đã có IP và biết địa chỉ của DNS Server, địa chỉ IPhoặc FQDN của P-CSCF.Trong một số trường hợp DHCP SERVER cũng có thểgởi bản tin DHCP NACK để báo rằng không thành công thì UE phải thực hiệnlại 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 CSCF Do có thể có nhiều CSCF nên việc DHCP gán một FQDN của P-CSCF là cần thiết, giúp giảm tảilên một P-CSCF cụ thể

P- 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 tinđược mã hóa nhị phân Vì thế, để tăng tốc độ thiết lập phiên, 3GPP đã dưa ra cách thức nénbản tin SIP giữa UE với P-CSCF trong RFC3486.P-CSCF cần phải nén bản tin nếu UE xácđịnh 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” Khimột 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:abc@yahoo.com;comp=sigcomp

Bảng Chức năng điều khiển cuộc gọi CSCF-1Bảng nén một số bản tin SIP

Bản tin Chiều dài không

nén

Chiều dài đã nén