đồ án : TÌM HIỂU, ĐÁNH GIÁ VÀ PHÂN TÍCH PHƯƠNG HƯỚNG TRIỂN KHAI MÔ HÌNH IMS

đồ án :TÌM HIỂU, ĐÁNH GIÁ VÀ PHÂN TÍCH PHƯƠNG HƯỚNG TRIỂN KHAI MÔ HÌNH IMSMục lụcMục lục1Danh mục hình vẽ3Thuật ngữ viết tắt5Lời nói đầu12Chương I: Giới thiệu về IMS141.1Lịch sử phát triển141.1.1Lịch sử phát triển mạng viễn thông và xu hướng hiện tại141.1.2Định nghĩa về IMS của 3GPP151.2Mô hình kiến trúc mạng lõi IMS161.2.1Mô hình IMS của 3GPP161.2.2Mô hình IMS của tổ chức TISPAN201.2.3Mô hình IMS của ITU-T221.2.4Nhận xét về ba mô hình trên231.3Một số dịch vụ điển hình241.3.1Presence – dịch vụ hiển thị241.3.2Push-to-Talk281.3.3Multimedia Conferencing311.3.4Dịch vụ quản lý nhóm341.4Kết luận chương I36Chương II: Xu hướng phát triển, áp dụng thực tế372.1Nhìn nhận tình hình triển khai IMS của các nhà khai thác trên thế giới372.2Giải pháp của các hãng372.2.1Giải pháp của Alcatel-Lucent372.2.2Giải pháp của Huawei402.2.3Giải pháp của Nortel442.2.4Giải pháp của Nokia Siemens472.2.5Giải pháp của Ericsson502.2.6Nhận xét, so sánh giải pháp của các hãng532.3Kết luận chương II54Chương III: Sự chuyển đổi từ Softswitch lên IMS553.1Khái niệm Softswitch553.2So sánh Softswitch và IMS trong quá trình xây dựng NGN563.2.1Những ưu điểm của IMS563.2.2Sự khác biệt về cấu trúc mạng NGN khi xây dựng bằng Softswitch và khi xây dựng bằng IMS583.2.3So sánh Softswitch và IMS603.2.4Quá trình xử lý cuộc gọi623.3Khả năng chuyển đổi từ Softswitch lên IMS673.4Giải pháp xây dựng mạng NGN-IMS cho Việt Nam713.4.1Hiện trạng mạng NGN Việt Nam hiện nay713.4.2Giải pháp xây dựng mạng NGN753.4.3Những thuận lợi và khó khăn khi triển khai IMS853.5Kết luận chương III86Chương IV: Giới thiệu về hệ thống mã nguồn mở Open IMS Playground874.1Tổng quan về hệ thống874.1.1Giới thiệu về Open IMS Playground874.1.2Các thành phần của Open IMS Playground884.2Mô hình mô phỏng của hệ thống944.2.1SER – SIP Express Router944.2.2FHoSS984.2.3IMS Client994.3Kết luận chương IV107Kết luận108Tài liệu tham khảo109

KHOA VIỄN THÔNG I -o0o -

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

ĐỀ TÀI TÌM HIỂU, ĐÁNH GIÁ VÀ PHÂN TÍCH PHƯƠNG

HƯỚNG TRIỂN KHAI MÔ HÌNH IMS

Khoa Viễn thông I -o0o -

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc -o0o -

 So sánh cách xây dựng NGN từ Softswitch và IMS, phương hướng triển khai tiếp theo của VNPT.

 Giới thiệu về hệ thống Open IMS Playground – mô phỏng IMS của FOKUS và một số kết quả demo.

Ngày giao đề tài:

Ngày nộp đồ án:

Ngày tháng năm 2008Giáo viên hướng dẫn

TS Đặng Đình Trang

Mô hình cấu trúc IMS tuy được nhắc đến khá nhiều trong những năm gần đây

nhưng là một mảng đề tài khá khó trong việc đi sâu tìm hiểu, nghiên cứu, đánh giá

Dù vậy sinh viên Lê Thị Thùy Linh đã hoàn thành khá tốt các mục tiêu mà đồ án

“Tìm hiểu, đánh giá và phân tích phương hướng triển khai mô hình IMS” đã đề ra

Trong quá trình làm đồ án, sinh viên Linh đã rất chịu khó tìm tòi, học hỏi, đọc và đánh giá khối lượng tài liệu khá đồ sộ chủ yếu là tiếng Anh Sinh viên Linh cũng đã tham gia thực hành mô phỏng hệ thống IMS của Viện nghiên cứu FOKUS tại Khoa Điện tử trường Đại học Bách Khoa và đã thu thập được nhiều hiểu biết giá trị

Kết quả báo cáo đồ án hơn 100 trang bao gồm 4 chương lớn Đồ án trình bày mộtcách khoa học, mạch lạc, rõ ràng, thể hiện hiểu biết chuyên sâu về 4 mảng yêu cầulớn đề tài đặt ra

Tôi đánh giá cao quá trình thực thi đồ án cũng như kết quả đạt được của sinh viên

Lê Thi Thùy Linh Sinh viên Linh đã hoàn thành rất tốt đồ án tốt nghiệp và sẵn sàng

để trở thành kỹ sư tương lai

Điểm: (Bằng chữ: ) Ngày tháng năm 2008

Giáo viên hướng dẫn

TS Đặng Đình Trang

Nhận xét của giáo viên phản biện:

Điểm: (Bằng chữ: ) Ngày tháng năm 2008

Giáo viên phản biện

Mục lục

Mục lục 1

Danh mục hình vẽ 3

Thuật ngữ viết tắt 5

Lời nói đầu 12

Chương I: Giới thiệu về IMS 14

1.1 Lịch sử phát triển 14

1.1.1 Lịch sử phát triển mạng viễn thông và xu hướng hiện tại 14

1.1.2 Định nghĩa về IMS của 3GPP 15

1.2 Mô hình kiến trúc mạng lõi IMS 16

1.2.1 Mô hình IMS của 3GPP 16

1.2.2 Mô hình IMS của tổ chức TISPAN 20

1.2.3 Mô hình IMS của ITU-T 22

1.2.4 Nhận xét về ba mô hình trên 23

1.3 Một số dịch vụ điển hình 24

1.3.1 Presence – dịch vụ hiển thị 24

1.3.2 Push-to-Talk 28

1.3.3 Multimedia Conferencing 31

1.3.4 Dịch vụ quản lý nhóm 34

1.4 Kết luận chương I 36

Chương II: Xu hướng phát triển, áp dụng thực tế 37

2.1 Nhìn nhận tình hình triển khai IMS của các nhà khai thác trên thế giới 37 2.2 Giải pháp của các hãng 37

2.2.1 Giải pháp của Alcatel-Lucent 37

2.2.2 Giải pháp của Huawei 40

2.2.3 Giải pháp của Nortel 44

2.2.4 Giải pháp của Nokia Siemens 47

2.2.5 Giải pháp của Ericsson 50

2.2.6 Nhận xét, so sánh giải pháp của các hãng 53

2.3 Kết luận chương II 54

Chương III: Sự chuyển đổi từ Softswitch lên IMS 55

3.1 Khái niệm Softswitch 55

3.2 So sánh Softswitch và IMS trong quá trình xây dựng NGN 56

3.2.1 Những ưu điểm của IMS 56

3.2.2 Sự khác biệt về cấu trúc mạng NGN khi xây dựng bằng Softswitch và khi xây dựng bằng IMS 58

3.2.3 So sánh Softswitch và IMS 60

3.2.4 Quá trình xử lý cuộc gọi 62

3.3 Khả năng chuyển đổi từ Softswitch lên IMS 67

3.4 Giải pháp xây dựng mạng NGN-IMS cho Việt Nam 71

3.4.1 Hiện trạng mạng NGN Việt Nam hiện nay 71

3.4.2 Giải pháp xây dựng mạng NGN 75

3.4.3 Những thuận lợi và khó khăn khi triển khai IMS 85

3.5 Kết luận chương III 86

Chương IV: Giới thiệu về hệ thống mã nguồn mở Open IMS Playground 87 4.1 Tổng quan về hệ thống 87

4.1.1 Giới thiệu về Open IMS Playground 87

4.1.2 Các thành phần của Open IMS Playground 88

4.2 Mô hình mô phỏng của hệ thống 94

4.2.1 SER – SIP Express Router 94

4.2.2 FHoSS 98

4.2.3 IMS Client 99

4.3 Kết luận chương IV 107

Kết luận 108

Tài liệu tham khảo 109

Danh mục hình vẽ

Hình 1.1: Sơ đồ kiến trúc IMS của 3GPP 17

Hình 1.2: Mô hình IMS của TISPAN 21

Hình 1.3: Mô hình kiến trúc IMS của ITU-T 23

Hình 1.4: Kiến trúc dịch vụ hiển thị trong IMS 25

Hình 1.5: Các bước đăng ký dịch vụ hiển thị 26

Hình 1.6: AS đăng ký hiển thị với PA 27

Hình 1.7: Đầu cuối IMS công bố thông tin hiển thị 28

Hình 1.8: Cấu trúc PoC trong IMS 29

Hình 1.9: Cấu trúc IMS thực hiện dịch vụ hội nghị 32

Hình 1.10: Tạo một hội nghị sử dụng URI conference factory 33

Hình 1.11: Sự đăng ký trạng thái hội nghị 34

Hình 2.1: Cấu hình mạng IMS của Alcatel-Lucent 38

Hình 2.2: Mô hình mạng IMS đầy đủ của Huawei 41

Hình 2.3: Cấu trúc IMS của Nortel 44

Hình 2.4: Kiến trúc lõi IMS@vantage của Nokia-Siemens 47

Hình 2.5: Sơ đồ tổng quan giải pháp IMS của Ericsson 50

Hình 3.1: Các thành phần chính của Softswitch trong NGN (trái); Mô hình cấu trúc của Softswitch (phải) 58

Hình 3.2: Kiến trúc của IMS 59

Hình 3.3: Mô hình thiết lập cuộc gọi trong Softswitch 62

Hình 3.4: Lưu đồ xử lý cuộc gọi trong chuyển mạch mềm 63

Hình 3.5: Mô hình cuộc gọi trong IMS 65

Hình 3.6: Lưu đồ xử lý cuộc gọi trong phân hệ IMS 66

Hình 3.7: Giai đoạn phát triển từ Softswitch lên IMS 68

Hình 3.8: Mô hình chuyển đổi từ Softswitch lên IMS của Huawei 69

Hình 3.9: Quá trình chuyển đổi từ Softswitch lên IMS 70

Hình 3.10: Mô hình mạng NGN pha 2 của VNPT 72

Hình 3.10: Mô hình IMS mục tiêu của VNPT 76

Hình 3.11: Mô hình kinh doanh dịch vụ trong mạng NGN của VNPT 80

Hình 3.12: Các hệ thống tính cước được đề xuất 85

Hình 4.1: Mối quan hệ giữa IMS và NGN theo FOKUS 87

Hình 4.2: Kiến trúc của Open IMS Playground 88

Hình 4.3: Proxy – CSCF 90

Hình 4.4: Home Subscriber Server 91

Hình 4.5: Open IMS Client 92

Hình 4.6: Giao diện cấu hình client 100

Hình 4.7: Giao diện đăng ký client 101

Hình 4.8: Quá trình đăng ký client 102

Hình 4.9: Giao diện thiết lập cuộc gọi 104

Hình 4.10: Quá trình thiết lập cuộc gọi 105

Hình 4.11: Giao diện chat của hai client 107

Thuật ngữ viết tắt

183 S.P Session Progressing Xử lý phiên

3GPP Third Generation Partnership

AKA Authentication and Key

ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền dẫn không

đồng bộBGCF Border Gateway Control

Function

Chức năng điều khiển cổng biên

BRAS Broadband Remote Access

CLF Connectivity session Location a

CSC Call Session Controller Bộ điều khiển phiên cuộc gọi

CSN Circuit Switch Network Mạng chuyển mạch

DSLAM Digital Subscriber Line Acces

Standards Institute

Viện tiêu chuẩn viễn thông châu Âu

FMC Fixed Mobile Convergence Hội tụ di động-cố định

GGSN Gateway GPRS Support Node Node hỗ trợ cổng GPRS/

GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói thông thườngGSM Global System for Mobile Hệ thống di động toàn cầu

GUI Graphic User Interface Giao diện đồ hoạ của người dùngHLR Home Location Register Thanh ghi định vị thường trú

HSS Home Subscriber Server Server thuê bao nhà

HTTP Hyper Text Transfer Protocol Giao thức truyền dẫn siêu văn bảnI-BCF Inter-Border Control Function Chức năng điều khiển liên kết biênICP Internet Cache Protocol

I-CSCF Interrogating CSCF CSCF truy vấn

IETF Internet Engineering Task Force Nhóm làm việc liên quan đến các

giao thức InternetIFS Intergrated Feature Server Máy chủ tích hợp các đặc tính

IMS IP Multimedia Subsystem Phân hệ đa phương tiện IP

ISDN Integrated Services Digital Mạng số đa dịch vụ tích hợp

ITU-T International

Telecommunication Union – Telecommunication

Standardization Bureau

Tiểu ban chuẩn hóa viễn thông trong Liên minh viễn thông thế giới

IWF InterWorking Function Chức năng tương tác

LIA Location-Info-Answer Trả lời – thông tin vị trí

LIR Location-Info-Request Yêu cầu thông tin vị trí

LSM Lucent Session Manager Bộ quản lý phiên Lucent

MAN Metropolitan Access Network Mạng truy nhập đô thị

MGC Media Gateway Controller Bộ điều khiển cổng phương tiện

MGF Media Gateway Function Chức năng cổng phương tiện

MGCF Media Gateway Control

MML Man Manchine Language Ngôn ngữ giao diện người-máy

MPLS Multi Protocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức

MRC Media Resource Controller Bộ điều khiển tài nguyên phương

tiệnMRCF Media Resource Control

MRP Media Resources Processor Bộ xử lý tài nguyên phương tiện

MSAN Multi Service Access Network Mạng truy nhập đa dịch vụ

MSC Mobile Services switching

NASS Network Attachment Subsystem Phân hệ gán mạng

NAT Network Address Translator Bộ biên dịch địa chỉ mạng

NGN Next Generation Network Mạng thế hệ mới

OADM Optic Add/Drop Multiplexer Bộ xen/rẽ quang

OCG Operator Charging Gateway Cổng điều hành tính cước

OMA Open Mobile Alliance Liên minh di động mở

OSA Open Services Architecture Kiến trúc các dịch vụ mở

PBX Private Branch Exchange Tổng đài nhánh cá nhân

PDF Policy Decision Function Chức năng quyết định chính sáchPEA Presencer External Agent Tác nhân hiển thị mở rộng

PEF Policy Enforcement Function Chức năng bắt buộc chính sách

PEP Policy Enforcement Point Điểm bắt buộc chính sách

PES PSTN Emulation Server Server mô phỏng PSTN

PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộngPNA Presencer Network Agent Tác nhân mạng hiển thị

POTS Plain Old Telephone System Hệ thống điện thoại truyền thốngPRACK Provisional Response

ACKnowledgement

Thừa nhận đáp ứng tạm thời

PSTN Public Switched Telephone

Network

Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng

PUA Presencer User Agent Tác nhân người dùng hiển thị

RNC Radio Network Controller Bộ điều khiển mạng vô tuyến

R-SGW Religion Signalling Gateway Cổng báo hiệu chuyển vùng

RTCP Realtime Transport Control

SDH Synchronous Digital Hierarchy Phân cấp số đồng bộ

SDP Service Delivery Platform Nền tảng phân phối dịch vụ

SER SIP Express Router

SHDSL Symmetric High-speed DSL DSL tốc độ cao đối xứng

SIP Session Initial Protocol Giao thức khởi tạo phiên

SIPSEE SIP Servlet Excution

Environment

Môi trường thực hiện servlet SIP

SLA Service Level Aggrement Thỏa thuận mức dịch vụ

SLF Subscriber Locate Function Chức năng định vị thuê bao

SMS Short Messaging Service Dịch vụ nhắn tin ngắn

STM Synchronous Transport Module Module truyền dẫn đồng bộ

TBCP Talk Burst Control Protocol Giao thức điều khiển burst thoại

TDM Time Division Multiplex Ghép kênh phân chia theo thời

gianTDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời

gian

TISPAN Telecoms & Internet converged

Services & Protocols for Advanced Networks

Tổ chức hội tụ viễn thông và Internet về dịch vụ và giao thức cho các mạng tiên tiến

T-MGF Trunk Media Gateway Function Chức năng cổng phương tiện trung

kếTMN Telecommunications

Management Network

Mạng quản lý viễn thông

T-SGW Transport Signalling Gateway Cổng báo hiệu truyền tải

UMTS Universal Mobile

XCAP XML Configuration Access

Protocol

Giao thức truy nhập cấu hình XML

XDM XML Document Management QSuản lý tài liệu XML

Lời nói đầu

Trong những năm gần đây, số lượng người sử dụng Internet trên thế giới ngày mộttăng Mạng Internet đã trở thành một mạng số liệu toàn cầu cho phép nhiều loại hìnhthông tin cùng với các dịch vụ đa phương tiện phát triển trên đó, để đáp ứng nhu cầutrao đổi của con người không chỉ về dữ liệu mà còn bao gồm cả âm thanh và hình ảnh.Với mong muốn tạo ra một mạng tận dụng được hạ tầng IP rẻ, có mặt ở mọi nơi và

áp dụng mô hình mở theo kiểu Internet nhằm đáp ứng tốt hơn nữa nhu cầu ngày càngtăng của xã hội, mạng thế hệ mới – Next Generation Networks (NGN) – đã ra đờitrong xu thế phát triển đó Với NGN, người sử dụng có thể liên lạc đi khắp mọi nơi,bằng nhiều phương tiện liên lạc khác nhau nhờ tính chất của mạng di động và sự ổnđịnh đường truyền của mạng cố định Bên cạnh đó, các nhà khai thác dịch vụ có thểphát triển các dịch vụ mới linh hoạt và mềm dẻo hơn

Mặt khác, NGN được phát triển dựa trên cơ sở kế thừa và tổng hợp từ các mạng cũ,nên nó khắc phục được khá nhiều nhược điểm của các mạng trước đây mà lại có thểcung cấp được hầu hết các loại dịch vụ hiện tại và triển khai nhiều dịch vụ mới, tiếtkiệm được chi phí đầu tư ban đầu của các nhà khai thác

Có nhiều phương pháp để xây dựng NGN, hầu hết các tổ chức viễn thông trên thếgiới và các hãng cung cấp thiết bị viễn thông đều thống nhất với nhau chọn IMS làmphân hệ cơ sở để phát triển NGN tương lai Để hướng tới IMS, đồng thời bảo vệ cácđầu tư sẵn có vào cấu trúc Softswitch đã được xây dựng ở nhiều nơi, phần lớn các nhàcung cấp thiết bị giới thiệu giải pháp nâng cấp từ các phần tử trong hệ thốngSoftswitch lên thành các phần tử IMS Ở Việt Nam hiện nay cũng đã triển khai mạngNGN dựa trên cấu trúc Softswitch, tuy vẫn còn trong giai đoạn đầu của quá trình pháttriển Trong tương lai, mạng viễn thông Việt Nam sẽ tiếp tục hoàn thiện kiến trúcSoftswitch và dần hướng tới phân hệ IMS

Việc phát triển từ Softswitch lên IMS đều phải có chiến lược đối với từng giaiđoạn và giải pháp về thiết bị cụ thể Bên cạnh việc định hướng và lựa chọn các sảnphẩm phù hợp với thực tiễn mạng Việt Nam, cũng cần xem xét các dịch vụ đa phươngtiện mang những nét đặc trưng của IMS để có kế hoạch triển khai trong vài năm tới.Mục tiêu của đề tài là tìm hiểu và đánh giá mạng NGN, bắt đầu từ cấu trúc Softswitchcho đến mô hình IMS tiêu chuẩn đã được công nhận rộng rãi hiện nay Nội dung trongphần đồ án bao gồm những ý chính sau:

Chương I: Giới thiệu về IMS - Trình bày khái quát về mô hình phân hệ IMScủa các tổ chức viễn thông thế giới, giới thiệu những dịch vụ IMS điển hình.Chương II: Xu hướng phát triển và áp dụng thực tế của IMS - Đưa ra một sốgiải pháp phát triển từ Softswitch lên IMS của các hãng cung cấp thiết bị viễnthông lớn, nhận xét về thực tế triển khai xây dựng IMS trên thế giới.

Chương III: Quá trình xây dựng mạng viễn thông từ Softswitch lên IMS - Sosánh cách xây dựng NGN từ Softswitch và IMS, phương hướng triển khai tiếptheo của VNPT

Chương IV: Giới thiệu về hệ thống mã nguồn mở Open IMS Playground - Giớithiệu về hệ thống Open IMS Playground – chương trình mô phỏng IMS củaFOKUS và một số kết quả demo

Tuy khái niệm IMS đã trở nên quen thuộc trong lĩnh vực viễn thông, nhưng dochưa được triển khai trên thực tế và em chưa có điều kiện được tiếp xúc với các thiết

bị viễn thông cùng với sự hạn chế về hiểu biết của bản thân, nên đồ án của em khôngtránh khỏi nhiều thiếu sót Em rất mong sự phê bình, đóng góp ý kiến của các thầy cô

và các bạn

Trong quá trình hoàn thành đồ án, em xin chân thành cảm ơn tiến sĩ Đặng ĐìnhTrang và tiến sĩ Lê Nhật Thăng đã tận tình hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt thờigian qua

Sinh viên

Lê Thị Thùy Linh

Chương I: Giới thiệu về IMS 1.1 Lịch sử phát triển

1.1.1 Lịch sử phát triển mạng viễn thông và xu hướng hiện tại

Mạng điện thoại liên lạc thế giới đã phát triển từng bước từ hệ thống mạng điệnthoại cố định PSTN sử dụng chuyển mạch kênh với các đầu cuối tương tự, sang mạngISDN có các đầu cuối đã được số hóa và hiệu năng mạng được cải thiện

Dựa trên công nghệ truyền tải ATM và phương thức chuyển mạch gói, mạng ISDN ra đời để khắc phục tốc độ truy nhập nhỏ của mạng ISDN Tuy nhiên, truyền tảiATM khá lãng phí khi tốc độ thấp, nên đã có nhiều công nghệ mạng mới ra đời, nhưADSL, nhằm tăng khả năng sử dụng mạng và mang lại nhiều dịch vụ cho khách hàng.Bên cạnh việc phát triển điện thoại cố định, điện thoai di động đã ra đời, tạo nênbước đột phá quan trọng đối với viễn thông toàn cầu, đáp ứng nhu cầu liên lạc, traođổi thông tin của con người Các công nghệ như WLAN, Bluetooth hay CDMA vớitốc độ cao và dịch vụ đa dạng đang dần làm thay đổi diện mạo mạng điện thoại truyềnthống

B-Tuy nhiên, nhu cầu của người dùng ngày càng gia tăng cả về số lượng và chấtlượng Vì vậy, điểm quan trọng nhất trong ngành viễn thông là làm sao cung cấp đượcdịch vụ đến với người dùng mọi lúc, mọi nơi với mọi loại thiết bị đầu cuối và cùng với

đó là phải đảm bảo QoS với cước phí hợp lý và độ bảo mật cao

Chính vì thế, một trong những lý do để xây dựng phân hệ đa phương tiện IP – IMS– là để cung cấp các dịch vụ với QoS theo yêu cầu tốt hơn mạng hiện tại, đồng thờicho phép phát triển rộng rãi các dịch vụ đa phương tiện Một nguyên nhân khác củaviệc xây dựng IMS là vì nó có cấu hình mở gồm 3 lớp độc lập với nhau: lớp truyềndẫn, lớp điều khiển, lớp dịch vụ Ngoài ra, IMS còn cho phép các nhà khai thác tínhcước phí theo phương thức hợp lý hơn, chẳng hạn như tính cước dựa trên dung lượng

và yêu cầu về chất lượng dịch vụ, vd: nếu dịch vụ yêu cầu QoS mức cao, sẽ tính cướcphí cao hơn

Bên cạnh đó, phân hệ IMS còn cung cấp các dịch vụ tích hợp trong một phiên liênlạc tới người dùng Các nhà khai thác lớn sẽ đưa ra các dịch vụ đa phương tiện chính,

và đồng thời họ tích hợp một số dịch vụ đơn giản của các nhà phân phối thứ ba để tạothành dịch vụ hoàn chỉnh giới thiệu cho khách hàng Hơn nữa, phân hệ này được định

nghĩa giao diện chuẩn để thuận tiện hơn cho việc thiết kế thiết bị đầu cuối và phát triểndịch vụ, tránh được sự độc quyền trong truyền thông.

1.1.2 Định nghĩa về IMS của 3GPP

IMS là 1 miền phân hệ mạng thực hiện chức năng điều khiển, tích hợp các dịch vụ

đa phương tiện và được đưa ra lần đầu tiên trong 3GPP Release 5 Trong tài liệu này,IMS được giả định là một kiến trúc truy nhập độc lập dựa trên IP đã được chuẩn hóa,

có khả năng tương tác với các mạng thoại và dữ liệu hiện có với cả hai hình thức truynhập cố định (PSTN, ISDN) và truy nhập di động (GSM, CDMA) Với kiến trúc IMS,

ta có thể thiết lập truyền thông IP peer-to-peer (ngang hàng) với tất cả các dạng client

và có QoS theo mong muốn Ngoài việc thêm vào khả năng quản lý phiên, kiến trúcIMS cũng đưa ra các thực thể chức năng cần thiết (CSCF, MGCF, MRF…) để đảmbảo hỗ trợ dịch vụ, ví dụ như: đăng ký, bảo mật, tính cước, điều khiển biên, chuyểnvùng… Có thể nói IMS được coi là trái tim của mạng cung cấp dịch vụ đa phương tiện

IP NGN

Sau đó, IMS đã được tiếp tục cải tiến và hỗ trợ thêm trong 3GPP Release 6 và3GPP Release 7, chẳng hạn: dịch vụ trong Release 6 đã có thêm presence (dịch vụhiển thị), messaging (nhắn tin), conferencing (hội nghị), PoC…; báo hiệu trongRelease 7 đã có thêm báo hiệu khẩn cấp, hỗ trợ SMS sử dụng SIP, kết hợp các cuộcgọi CS và các phiên IMS

Sau khi cấu hình IMS ra đời, các tổ chức viễn thông uy tín trên thế giới như ITU-T,TISPAN, IETF đều thành lập các nhóm phát triển chuẩn hóa IMS Vì vậy hiện nay,hầu hết các tổ chức và các hãng cung cấp thiết bị viễn thông lớn đều đã có kiến trúc,các thành phần chính và giao thức sử dụng trong IMS tuân theo chuẩn quốc tế

Cụ thể: kiến trúc của IMS là kiến trúc phân lớp theo chiều ngang, gồm có ba lớp:lớp dịch vụ, lớp điều khiển và lớp truyền tải Mạng truyền tải dựa trên công nghệ IP,

có khả năng hỗ trợ tất cả các loại dịch vụ Các giao thức báo hiệu chính của IMS làSIP – dùng để thiết lập, duy trì và kết thúc các phiên, và Diameter – thực hiện nhậnthực, trao quyền và thanh toán Các thành phần chính trong mạng lõi IMS là CSCF,MGCF, MRCF, HSS

Các dịch vụ do IMS cung cấp có thể được phân chia thành ba loại sau:

 Dịch vụ non real-time (không thời gian thực) như dịch vụ email, tin nhắn đaphương tiện và phân phối nội dung đa phương tiện

 Dịch vụ near real-time (gần thời gian thực), ví dụ như: Push to Talk quamạng thông tin di động tổ ong, dịch vụ chơi game

 Dịch vụ real time (thời gian thực), chẳng hạn như thoại, hội nghị dựa trênnền chuyển mạch gói, trò chơi online, xem phim trực tuyến.

1.2 Mô hình kiến trúc mạng lõi IMS

Mặc dù có chuẩn hóa chung về mô hình kiến trúc, giao thức báo hiệu và các dịch

vụ cơ bản… nhưng từ nền móng đó, mỗi tổ chức lại xây dựng nên một ngôi nhà vớiphong cách khác nhau Tùy theo hướng nghiên cứu, các tổ chức có thể thêm các thànhphần mạng hay đưa ra các dịch vụ mới nhằm đáp ứng mục tiêu đề ra

Dưới đây, đồ án giới thiệu về mô hình kiến trúc của ba tổ chức phát triển, chuẩnhóa IMS chính

1.2.1 Mô hình IMS của 3GPP

3GPP là một tổ chức chịu trách nhiệm về việc phát triển các vấn đề quan trọngtrong việc xây dựng mạng như: kiến trúc, chức năng của các phần tử mạng các giaodiện, và các thủ tục trên các giao diện đó 3GPP đưa ra mô hình phân hệ IMS pháttriển trên cơ sở mạng di động 3G

Mạng 3G hiện nay có tốc độ phát triển vượt bậc, mặc dù ra đời sau PSTN/ISDN vàInternet nhưng 3G đã phát triển mức toàn cầu Được xây dựng trên nền tảng mạngthông minh PLMN, sử dụng các công nghệ truy nhập tiên tiến như: TDMA, CDMAcùng với các đầu cuối thông minh, 3G cho phép thuê bao có được nhiều dịch vụ tiệnlợi và hữu ích hơn, chẳng hạn như vừa có khả năng xem video thời gian thực và lại cókhả năng truyền tải, truy nhập dữ liệu với tốc độ nhanh hơn mạng 2G cũ

So với các mạng truyền thống trước đây như PSTN/ISDN, 3G đã thực hiện đượcbước đầu trong tiến trình hội tụ giữa dịch vụ thoại và dữ liệu, tạo tiền đề cho 3G tiếnlên NGN Từ cơ sở này, tổ chức 3GPP đã đưa ra mô hình phân hệ IMS như hình vẽsau:

Hình 1.1: Sơ đồ kiến trúc IMS của 3GPPMục đích mô hình IMS của 3GPP là để cung cấp các dịch vụ đa phương tiện mọilúc mọi nơi, để đạt được điều này, phân hệ đa phương tiện thực hiện cung cấp các dịch

vụ của mạng Internet trên đầu cuối của hệ thống thông tin di động tổ ong

Các thành phần chính của mô hình kiến trúc này gồm: Thành phần điều khiển:CSCF; Thành phần cơ sở dữ liệu: HSS; Các thành phần điều khiển tài nguyên và điềukhiển tương tác: BGCF, MGCF; Thành phần tài nguyên: MRF; Thành phần tương tácvới các mạng IP khác như: IWF, I-BCF, SGF; Thành phần tương tác phương tiện:MGW, SGW; và một số thành phần khác như: AS; SLF Sau đây là chi tiết về một sốthành phần chính:

1 CSCF (Call Session Control Function)

Đây là thành phần trung tâm của cơ sở hạ tầng IMS Một trong những mục đíchchính của CSCF là chức năng định tuyến luồng và báo hiệu, nó thiết lập, giám sát, hỗtrợ và hủy bỏ các phiên đa phương tiện; báo hiệu SIP và phục vụ các dịch vụ mạng.CSCF thường gồm 3 thành phần cơ bản: P-CSCF; S-CSCF; I-CSCF

a) P-CSCF: hoạt động như một SIP proxy server, là điểm liên lạc đầu tiêntrong mạng IMS Nó tiếp nhận tất cả các yêu cầu SIP, xử lý rồi chuyển tiếp chúng tớiserver khác P-CSCF có thể chứa thành phần chức năng điều khiển chính sách để xử lýđiều khiển chính sách và cấp phát tài nguyên Vì thế, P-CSCF được liên kết chặt chẽvới GGSN, là PEP trong mạng cơ sở

b) S-CSCF: cũng là SIP server, luôn luôn nằm bên cạnh mạng nhà thuê bao vàcung cấp các dịch vụ điều khiển phiên cho thuê bao S-CSCF là phần tử trung tâm củamặt phẳng báo hiệu của mạng IMS, cũng hoạt động như SIP registrar Nó sử dụnggiao thức Diameter để tương tác với HSS, nhằm lưu trữ các vector nhận thực vàprofile người dùng từ HSS Tất cả các bản tin báo hiệu SIP đều đi qua S-CSCF, nó sẽ

xử lý các bản tin và quyết định các hoạt động tiếp theo được thực hiện, dựa trên nộidung bản tin

c) I-CSCF: hoạt động như một SIP proxy server, là điểm liên lạc với các mạngngoài Nó lựa chọn S-CSCF cho mỗi thuê bao và định tuyến bản tin SIP đến S-CSCF

đã được chọn, S-CSCF được chọn dựa trên yêu cầu về khả năng, công suất mạng haycấu hình Trong một mạng có thể có nhiều I-CSCF

2 HSS (Home Subscriber Server)

Đây là cơ sở dữ liệu thông tin thuê bao, trung tâm lưu trữ thông tin cần thiết đểthiết lập cuộc gọi và cung cấp dịch vụ Những thông tin lưu trữ trong HSS được dùng

để kiểm tra vị trí và các biện pháp truy nhập thuê bao HSS cung cấp thông tin vềthuộc tính người dùng một cách trực tiếp hoặc thông qua các server Các thuộc tínhthuê bao thường bao gồm: nhận dạng người dùng, dịch vụ sử dụng thông tin traoquyền HSS sẽ truyền tải thông tin tới các thực thể chức năng thích hợp trong mạng lõi

để thiết lập cuộc gọi hoặc phiên, thực hiện bảo mật… HSS tương đương với HLRtrong GSM

3 BGCF (Border Gateway Control Function)

BGCF sẽ lựa chọn mạng PSTN hay mạng chuyển mạch kênh CSN mà lưu lượngđược định tuyến đến Nếu nó xác định được rằng lưu lượng chuyển mạng đó sẽ tớimạng PSTN hay mạng CSN nằm trong cùng mạng với BGCF thì nó sẽ lựa chọn mộtMGCF để đáp ứng với PSTN hay CSN Nếu lưu lượng này không nằm cùng vớiBGCF thì nó sẽ gửi báo hiệu phiên này tới BGCF đang quản lý mạng đích đó

4 MGCF (Media Gateway Control Function)

MGCF là cổng hỗ trợ thông tin giữa những người sử dụng IMS và CS, nó cónhiệm vụ quản lý cổng phương tiện, gồm có các chức năng như:

- Điều khiển những phần của trạng thái cuộc gọi gắn liền với điều khiển kết nốicho các kênh phương tiện trong một IMS-MGW

- Truyền thông với các thực thể CSCF, BGCF và PSTN, liên lạc với S-CSCF đểquản lý các cuộc gọi trên kênh phương tiện

- Quyết định trạm tiếp theo, phụ thuộc vào định tuyến của những cuộc gọi đến từcác mạng truyền thống.

- Làm trung gian chuyển đổi giữa hai giao thức báo hiệu là SIGTRAN và SIP

- Thông tin ngoài băng nhận được trong MGCF có thể được chuyển tới CSCFhoặc IMS-MGW

MGCF sẽ quản lý một hay nhiều IM-MGW, trong khi IM-MGW đóng vai trò làđiểm chuyển đổi nội dung đa phương tiện giữa mạng chuyển mạch kênh và chuyểnmạch gói Ngoài ra, nó còn có khả năng điều khiển một T-MGF qua giao diện chuẩn

5 MRF (Media Resource Function)

MRF có thể được phân thành hai thành phần: MRFC và MRFP MRFC có vai tròquản lý tài nguyên cho các dòng dữ liệu trong MRFP, nhận lệnh từ server ứng dụngtruyền qua S-CSCF và gửi đến Media Server để xử lý, nó điều khiển Media serverbằng giao thức H.248/Megaco Ngoài ra, MRFC còn tham gia vào quá trình tính cướcbằng cách tạo ra các CDR MRFP chỉ có nhiệm vụ cung cấp các tài nguyên mặt phẳngngười sử dụng theo yêu cầu và chỉ thị của MRFC

6 MGW (Media GateWay)

MGW là chức năng cổng phương tiện trong IMS của TISPAN, có nhiệm vụ kếtthúc các kênh mang từ mạng chuyển mạch kênh và kết cuối các luồng phương tiện từmạng chuyển mạch gói Nó có thể tương tác với MRCF để điều khiển tài nguyên vàđược cung cấp tài nguyên cần thiết để hỗ trợ các phương tiện truyền tải UMTS/GSM.MGW cần phải bổ sung thêm nhiều bộ mã hóa và các giao thức khung, hỗ trợ cácchức năng mô tả di động

- Cổng báo hiệu chuyển vùng (Religion Signalling Gateway):R-SGW liên quan đến chuyển mạng từ miền chuyển mạch kênh 2G/R99 vàmiền GPRS tới miền dịch vụ thoại MUTS R00 và miền GPRS UMTS và ngượclại Để chuyển mạng đúng cách, nó thực hiện chuyển đổi báo hiệu tại lớp truyềntải

- Cổng báo hiệu truyền tải (Transport Signalling Gateway): SGW là các điểm kết cuối PSTN/PLMN trong một mạng xác định Nó ánh xạbáo hiệu cuộc gọi từ PSTN/PLMN lên mạng mang IP rồi gửi nó tới MGCF vàngược lại.

T-8 AS (Application Server)

AS là thực thể chức năng của IMS, là nơi chứa đựng và vận hành các dịch vụ IMS,

kể cả các dịch vụ giá trị gia tăng, nó có thể được truy nhập từ xa và có kiến trúc mở.IMS AS có thể được chia thành hai module: SIP stack và SIP server: SIP stack trao đổicác bản tin SIP với S-CSCF thông qua giao diện ISC (IP multimedia Service Control);SIP server xử lý các bản tin SIP đến và tạo ra đáp ứng SIP AS có thể thuộc mạng nhàhoặc mạng thứ ba Nếu nó là một phần của mạng nhà, nó có thể giao tiếp trực tiếp vớiHSS bằng giao thức Diameter để cập nhật thông tin về người dùng

9 SLF (Subcription Location Function)

SLF chức năng này được thiết lập khi có nhiều do 3GPP giới thiệu và mở rộng để

hỗ trợ các mạng cố định TISPAN IMS cũng hỗ HSS trong cùng một mạng, cho phépI-CSCF, S-CSCF và AS xác định HSS nào đang chứa profile của người dùng tươngứng

1.2.2 Mô hình IMS của tổ chức TISPAN

TISPAN sử dụng nền tảng IMS, mở rộng trợ cung cấp các dịch vụ giả lập nhữngdịch vụ PSTN/ISDN Vì nền truyền dẫn IP không đảm bảo chất lượng đối với các dịch

vụ thời gian thực và hướng kết nối, nên một trong những vấn đề quan trọng của môhình này là việc quản lý và điều khiển chất lượng dịch vụ Dưới đây là mô hình màTISPAN đưa ra:

Hình 1.2: Mô hình IMS của TISPAN

Kiến trúc IMS của TISPAN, so với kiến trúc của 3GPP thì có bổ xung thêm một sốkhối như: PES – Phân hệ giả lập PSTN/ISDN – thực hiện tương tác với mạngPSTN/ISDN; NASS – Phân hệ gắn kết mạng và RACS – phân hệ điều khiển tiếp nhận

và tài nguyên Còn lại các thành phần điều khiển IMS và các thành phần điều khiểntương tác cũng như các thành phần tài nguyên vẫn có vai trò và chức năng như trong

mô hình của 3GPP

1 NASS – Network Attachment SubSystem

Phân hệ gắn kết mạng NASS nằm trong lớp phân hệ điều khiển truyền tải, tươngtác với phân hệ IMS thông qua giao diện If Nó thực hiện những chức năng sau:

 Cung cấp các địa chỉ IP động và các tham số cấu hình thiết bị ngoại vi khác

 Xác thực thực hiện tại lớp IP, trước hoặc trong khi làm thủ tục cấp phát địa chỉ

 Cấp quyền truy nhập mạng dựa trên các hồ sơ người dùng

 Quản lý định vị thực hiện trong lớp IP

2 RACS – Resource and Admission Control Subsystem

Phân hệ điều khiển tiếp nhận và tài nguyên RACS cũng nằm trong lớp phân hệđiều khiển truyền tải, cung cấp các chức năng liên quan đến điều khiển tiếp nhận vàđiều khiển cổng Điều khiển tiếp nhận bao gồm:

 Việc kiểm tra chứng thực dựa trên hồ sơ người dùng được giữ trong phân hệgắn kết mạng truy nhập

 Các luật chính sách cụ thể của nhà khai thác

 Khả năng tài nguyên

Kiểm tra khả năng tài nguyên ngụ ý: chức năng điều khiển và tiếp nhận sẽ xem xétkiểm tra xem liệu băng thông yêu cầu có tương thích với cả băng thông của thuê bao

và lượng băng thông đã được sử dụng bởi cùng người dùng trên cùng truy nhập, vàkhả năng khi các người dùng khác cùng chia sẻ một lượng tài nguyên

RACS kết nối với P-CSCF thông qua giao diện Gq để thực hiện những mục đíchsau: cấp quyền của các tài nguyên QoS; dành sẵn tài nguyên và điều khiển cổng Lúc

đó PCSCF đóng vai trò của một chức năng ứng dụng

3 PES – PSTN/ISDN Emulation Subsystem

Phân hệ giả lập PSTN/ISDN là một phần quan trọng trong kiến trúc IMS của ETSITISPAN, có chức năng cung cấp cho người sử dụng các dịch vụ thoại truyền thốngnhư trên mạng PSTN/ISDN mà khách hàng không cần phải thay đổi thiết bị đầu cuối

Nó là hệ thống ngang hàng với IMS, do đó nó sử dụng các giao diện chung như củaIMS với các hệ thống NASS và RACS cùng với một số chức năng hỗ trợ khác

PES hỗ trợ nhiều loại truy nhập hiện đang được sử dụng rộng rãi:

 Điện thoại tương tự qua điểm kết cuối mạng quốc gia

 Truy nhập tốc độ cơ sở ISDN qua thiết bị đầu cuối mạng doanh nghiệp

 Truy nhập tốc độ thay đổi theo yêu cầu

 Mạng truy nhập sử dụng báo hiệu V5.x

Ngoài ra, PES còn hỗ trợ một số loại dịch vụ mới như: hiển thị thông tin, nhắntin: bản tin SMS cố định và dịch vụ tin nhắn MMS…

1.2.3 Mô hình IMS của ITU-T

Về cơ bản, mô hình IMS của ITU-T chính là sự tổng hợp giữa mô hình IMS của3GPP với mô hình của TISPAN, và được tổ chức này đưa ra chuẩn hóa trên quy mô

toàn cầu Mô hình này vẫn có đầy đủ các thành phần bắt buộc đối với IMS, bao gồm:Các thành phần điều khiển IMS: P-CSCF, I-CSCF, S-CSCF; Thành phần cơ sở dữliệu: HSS; Các thành phần điều khiển tài nguyên và tương tác: BGCF, MGCF, SGW

và cuối cùng là các thành phần tài nguyên và tương tác phương tiện: MGF, MGWcùng với một số thành phần khác không thể hiện trên hình vẽ

Hình 1.3: Mô hình kiến trúc IMS của ITU-TKiến trúc IMS của ITU-T chủ yếu cung cấp dịch vụ thoại và các dịch vụ đaphương tiện trên các đầu cuối thuộc mạng PSTN và người dùng mạng IMS

1.2.4 Nhận xét về ba mô hình trên

Từ các mô hình IMS của ba tổ chức viễn thông quốc tế đã được giới thiệu ở trên, ta

có thể thấy cách tiếp cận IMS của ba tổ chức là khác nhau: 3GPP đi lên từ mạng diđộng 3G, TISPAN mở rộng tương tác kết nối với mạng cố định PSTN/ISDN, cònITU-T là sự khái quát tổng hợp những yếu tố lợi thế của hai mô hình trên Tuy nhiên,

dù đi lên theo hướng nào, thì tất cả các mô hình mạng lõi IMS để hướng tới NGN đềunhằm mục đích chung là hội tụ các mạng hiện tại, cả mạng cũ lẫn mạng mới, cả cốđịnh và di động như 3G, Internet hay cả PSTN/ISDN…thành một mạng duy nhấtnhằm cung cấp các dịch vụ đa phương tiện liên tục và đa dạng tới người sử dụng

Có thể nói, mạng 3G mặc dù ra đời sau, nhưng đang đi đầu trong lĩnh vực côngnghệ và dần có lượng thuê bao đông đảo, mang lại nhiều tiện ích cho người dùng.Trong khi mạng PSTN/ISDN đã trở nên lỗi thời, còn Internet thì có nhược điểm làmạng hay bị lỗi và không đáp ứng được nhu cầu thời gian thực của người dùng Vậynên 3GPP IMS được chọn làm nền tảng xây dựng mạng thế hệ mới tương lai: thựchiện nhiệm vụ tích hợp dịch vụ và hội tụ mạng, đáp ứng nhu cầu thông tin viễn thôngcủa xã hội ngày nay và trong tương lai.

Thông tin hiển thị này mang tính cá nhân vì nó luôn được liên kết riêng với từngthuê bao Nó sẽ cho người dùng biết được trạng thái của những thuê bao khác để biếtnên khởi tạo cuộc gọi vào lúc nào, và lựa chọn hình thức thông tin nào với các thuêbao đó, giúp cho việc điều khiển, quản lý và tính cước cuộc gọi được linh hoạt và hiệuquả

2 Kiến trúc

Hình dưới đây mô tả sơ đồ cấu trúc hệ các phần tử trong mạng IMS liên quan đếnviệc cung cấp dịch vụ hiển thị:

Hình 1.4: Kiến trúc dịch vụ hiển thị trong IMSGiới thiệu về một số phần tử trong kiến trúc dịch vụ hiển thị:

Watcher: Các phần tử yêu cầu thông tin hiển thị Watcher Application thường

chạy trên các đầu cuối của Watcher, đăng ký thông tin hiển thị của Presentity bằngcách gửi yêu cầu đăng ký Yêu cầu này được định tuyến thông qua Watcher PresenceProxy – nơi tương tác với AS

Watcher Presence Proxy: chuyển tiếp yêu cầu đăng ký tới Presentity Presence

Server

Presentity: Phần tử cho phép lấy thông tin hiển thị.

Presentity Presence Proxy: Proxy dùng để nhận dạng Presence server và là nơi

phân phối đăng ký tới Presence Server

Server hiển thị: Server quản lý thông tin hiển thị được lấy từ nhiều nguồn, như

PUA – Tác nhân người dùng hiển thị, PNA – Tác nhân mạng hiển thị và PEA – Tácnhân mở rộng hiển thị.; xử lý các yêu cầu thuê bao hiển thị, cung cấp thông tin hiển thịđến Watcher server Nó có thể chấp nhật hay từ chối yêu cầu hiển thị thông tin Nếuchấp nhận, nó gửi 1 đáp ứng 200 OK (SIP) và thông báo về trạng thái hiện tại củaPresentity Nếu có bất kỳ thay đổi nào, nó sẽ gửi thông báo tới tất cả các Watcher

PUA – Tác nhân người dùng hiển thị: Đóng vai trò là thực thể giám sát và hiển

thị Nó sử dụng thông tin hiển thị và công bố thông tin hiển thị

Server ứng dụng: Mục đích chính của AS trong kiến trúc này là lưu trữ Presence

Lists cho thuê bao để cung cấp đăng ký trên nhiều Presentity mà chỉ phải sử dụng một

yêu cầu đơn

Các mũi tên liền trong hình trên chỉ tuyến đăng ký và các mũi tên nét đứt là tuyếnthông báo (cho biết thông tin hiển thị) Mỗi yêu cầu sẽ có một đáp ứng riêng, mangthông tin về kết quả của quá trình xử lý yêu cầu

đó, yêu cầu sẽ được gửi tiếp tới một AS thực hiện chức năng Presence Server.

Sau khi AS kiểm tra ID của thuê bao và trao quyền cho thuê bao, bước 4 được thựchiện đó là AS gửi phản hồi bằng bản tin 200 OK tới S-CSCF, bản tin này sẽ được gửilại cho đầu cuối IMS Đồng thời, AS cũng gửi yêu cầu NOTIFY tại bước 7 về chowatcher Tất cả các bản tin và yêu cầu này đều chưa có thông tin hiển thị Watchernhận được bản tin và yêu cầu sẽ gửi lại một bản tin 200 OK cho AS Trong lúc đó, AS

sẽ gửi yêu cầu đăng ký tới các Presentity

Cuối cùng, khi có đủ thông tin cần thiết, AS sẽ tạo ra một yêu cầu NOTIFY khácchứa toàn bộ thông tin hiển thị mà nó nhận được, thường là từ PUA Bước 13 là gửithông tin đó về cho Watcher và cập nhật mỗi khi có sự thay đổi.

Một trong những mục đích chính của AS là lưu trữ Presence Lists cho thuê bao để

cung cấp đăng ký đối với nhiều Presentity mà chỉ cần sử dụng một yêu cầu duy nhất.Điều này được thực hiện như sau: Watcher sẽ xác định một danh sách các Presentitytại AS, mỗi danh sách được xác nhận bởi một SIP URI duy nhất; Sau đó, Watcher gửimột đăng ký theo SIP URI và AS sẽ gửi đăng ký đó tới tất cả các Presentity có trongdanh sách Mục đích của cơ chế này là làm giảm lưu lượng giữa Watcher Application

Bước 6, S-CSCF sẽ đánh giá tiêu chuẩn lọc ban đầu để tìm ra PA và forward bảntin SUBSCRIBE tới PA đó Sau khi gửi phản hồi bằng bản tin 200 OK cho AS tại

bước 7, PA gửi tiếp bản tin NOTIFY chứa thông tin hiển thị đến AS và chờ AS gửiphản hồi bằng bản tin 200 OK.

Cuối cùng là sự công bố thông tin hiển thị của thực thể hiển thị hiện tại tới đầucuối IMS của người dùng được minh họa trong hình dưới đây Khi đó, đầu cuối IMSgửi yêu cầu PUBLISH có mào đầu Event chứa giá trị Presence S-CSCF nhận đượcyêu cầu,đánh giá sự hiển thị với tiêu chuẩn lọc khởi tạo và chuyển tiếp yêu cầu tới PAlưu trữ thông tin hiển thị của thực thể hiển thị PA sẽ trao quyền công bố và gửi phảnhồi bằng bản tin 200 OK tới đầu cuối IMS

Hình 1.7: Đầu cuối IMS công bố thông tin hiển thị

1.3.2 Push-to-Talk

1 Giới thiệu

Push-to-X là một hệ thống dịch vụ bao gồm: Push-to-Talk (PoC), Push-to-Email,Push-to-Video được đưa ra trong mạng IMS Vì dịch vụ Push-to-Talk dễ thiết kế vàtriển khai trên thị trường hơn hai dịch vụ còn lại, nên trong đồ án này em sẽ chủ yếutập trung vào giới thiệu dịch vụ Push-to-Talk

PoC là dịch vụ đàm thoại qua điện thoại di động nhưng không phải chỉ có hai máyđầu cuối như thông thường mà là phương thức truyền trực tiếp điểm-điểm (unicast)hoặc điểm-đa điểm (multicast) Các phiên Push-to-Talk có dạng đơn công: tức làthông tin theo một đường, một bên nói và các bên còn lại nghe

Khi thuê bao lựa chọn các cá nhân hoặc nhóm mà họ muốn gọi xong, họ sẽ nhấnphím Push-to-talk và bắt đầu trao đổi Phiên được kết nối trong một khoảng thời gianthực Bên gửi sẽ gửi các gói dữ liệu tới máy chủ ứng dụng dành cho dịch vụ này, máychủ sẽ thực hiện nhân bản dữ liệu rồi gửi đến các máy còn lại trong nhóm Phiên liên

lạc này thường được kết nối mà không cần người nhận trả lời, nhưng một thuê bao cóthể lựa chọn để nhận các phiên chỉ sau khi đồng ý lời mời.

Điều khiển phiên PoC và các tín hiệu khác dựa trên giao thức khởi tạo phiên SIP,lưu lượng thoại được mang thông qua giao thức RTP/RTCP trên luồng kênh mang.PoC sử dụng các nguồn tài nguyên truy nhập và vô tuyến hiệu quả hơn các dịch vụchuyển mạch Vì các tài nguyên mạng được lưu trữ một chiều cho sự xuất hiện có thờihạn, hơn là hai chiều cho toàn bộ một phiên

2 Cấu trúc dịch vụ PoC

Cấu trúc dịch vụ PoC gồm có máy chủ ứng dụng PoC, máy chủ quản lý dữ liệuXML PoC (XDMS) và các máy khách PoC được minh họa như hình dưới đây:

Hình 1.8: Cấu trúc PoC trong IMS

PoC Server: Máy chủ PoC, thực hiện quản lý các nhiệm vụ ứng dụng đặc biệt

như: điều khiển burst nói, duy trì burst nói và điều khiển phiên PoC Nó cũng cung cấpcác giao diện cho các hệ thống quản lý mạng và dự phòng của hệ điều hành và tạo racác bản ghi tính cước chi tiết có tính ứng dụng riêng biệt PoC Server sử dụng SIP đểliên lạc với lõi SIP/IP qua giao diện POC-2, dùng RTP/TBCP để thông tin với PoCClient qua giao diện POC-3 và với các mạng PoC qua giao diện POC-4

PoC XDMS: Quản lý các tài liệu đặc trưng cho PoC và chia sẻ quản lý các tài liệu

cần thiết cho PoC hoặc có thể chia sẻ với các dịch vụ khác Nó sử dụng SIP để thôngtin với lõi SIP/IP qua giao diện POC-6, dùng XCAP để liên lạc với khối Proxy quagiao diện POC-7 và với PoC server qua giao diện POC-8

XDMS chia sẻ: Tài liệu được quản lý bởi Shared XDMS thì nó có thể được chia sẻ

với các dịch vụ khác, và nó sẽ có thêm giao diện đối với dịch vụ đó Shared XDMS sửdụng SIP để thông tin với lõi SIP/IP qua giao diện XDM-2, dùng XCAP để liên lạcvới khối Proxy qua giao diện XDM-4 và PoC server qua giao diện POC-5

Khối Proxy: Hoạt động như một điểm đơn cho XDMC liên lạc với mạng Khối

này thực hiện nhận thực user và định tuyến các bản tin XCAP từ XDMC (qua giaodiện XDM-3) đến server thích hợp (PoC XDMS hay Shared XDMS) Khối Proxy sửdụng XCAP để liên lạc với Shared XDMS qua giao diện XDM-4, và với PoC XDMSqua giao diện POC-7

Thiết bị người dùng: Gồm có 2 phần: XDMC và PoC Client XDMC sử dụng SIP

để liên lạc với lõi SIP/IP qua giao diện XDM-1 và XCAP để thông tin cho khối Proxyqua giao diện XDM-3 Giao diện này được dùng để thực hiện sự quản lý tài liệu, còngiao diện XDM-2 dùng để đăng ký cho những thay đổi trong các tài liệu đã có PoCClient là một thực thể chức năng có thể tự nó đăng ký với IMS để sử dụng tính nănggắn thẻ PoC và thực hiện bắt đầu, sửa chữa phiên; hỗ trợ các thủ tục về mặt phẳngngười sử dụng; hỗ trợ khả năng thiết lập các cài đặt dịch vụ PoC và nhận những thôngbáo cá nhân tức thời Nó dùng SIP để liên lạc với mạng lõi SIP/IP qua giao diện POC1

3 Sự đăng ký dịch vụ PoC

Để có thể sử dụng được dịch vụ PoC, thuê bao cần đăng ký dịch vụ PoC Khi đó,

đầu cuối sẽ thêm vào nhãn +g.poc.groupad (nếu sử dụng các phiên PoC) hoặc nhãn +g.poc.talkburst (nếu dùng để quảng cáo nhóm) cho mào đầu Contact trong bản tin

REGISTER Khi nhận được nhãn này, S-CSCF thực hiện đăng ký third-party đối vớiPoC server của miền đó

Có nhiều loại phiên hay chế độ thông tin trong dịch vụ PoC, nhưng chủ yếu nằmtrong hai dạng chính: one-to-one và one-to-many Các phiên One-to-many bao gồmAd-hoc, pre-arranged và các nhóm PoC chat Chi tiết về các phiên như sau:

 One-to-one: một phiên giữa hai người sử dụng.

 Ad-hoc PoC Group: người dùng chọn tập những người liên lạc trong Ad-hoc

fashion (có được nhờ danh sách địa chỉ của đầu cuối) và mời tất cả họ tham giavào phiên PoC nhiều người

 Pre-arraged PoC Group: giống như Ad-hoc PoC group, Pre-arranged PoC

group cũng chứa một phiên PoC đa bên Tuy nhiên, những người dùng tham gia

vào phiên được lựa chọn trước khi thiết lập, không như Ad-hoc thực hiện Vìthế pre-arranged PoC group chứa tập các user đã được định nghĩa trước.

 Chat PoC Group: cũng là các phiên PoC đa bên, tuy nhiên, khi một người

dùng tham gia vào nhóm chat, thì không có lời mời nào được gửi đến các ngườidùng khác Ngược lại, khi người dùng tham gia vào nhóm PoC pre-arranged, tất

cả người dùng thuộc nhóm sẽ được mời tham gia phiên PoC này

PoC định nghĩa hai loại thiết lập phiên: dùng báo hiệu on-demand và dùng phiênpre-established

1.3.3 Multimedia Conferencing

Dịch vụ hội nghị truyền thông đa phương tiện là dịch vụ truyền thông giữa nhiều

cá nhân Hiện nay, dịch vụ hội nghị không chỉ giới hạn cho thoại mà đã được hình ảnhhóa với các công nghệ hiện đại, ví dụ điển hình như chat hay hội nghị truyền hình, tất

cả đều phải đáp ứng yêu cầu thời gian thực Vì vậy, tiến lên NGN, dịch vụ hội nghị đaphương tiện sẽ dần phổ biến hơn và đáp ứng nhu cầu trao đổi thông tin ngày càng caocủa con người

1 Cấu trúc dịch vụ hội nghị

Trong hệ thống IMS thực hiện dịch vụ hội nghị luôn có một điểm là trung tâm điềukhiển, là nơi mà mỗi thành viên tham gia hội nghị đều phải kết nối đến Điểm kết nốitrung tâm này cung cấp nhiều loại dịch vụ hội nghị như: thông báo truyền thông tổnghợp, biên dịch mã và thông báo về danh sách người tham gia Điểm này được coi làmột trọng điểm, là một SIP UA được xác định bởi một SIP URI

Chính sách hội nghị là một nhóm các quy tắc có liên quan đến một cuộc hội nghịnhất định Các quy tắc này bao gồm các chỉ thị của hội nghị, ai có thể và ai không thểtham gia vào thảo luận, xác định các vai trò trong cuộc hội nghị và những trách nhiệm

có liên quan cùng với chính sách áp dụng cho những người chịu trách nhiệm với vaitrò đó

Có nhiều cách để tạo ra một hội nghị, chẳng hạn như dùng SIP để tạo ra các hộinghị Ad-hoc Đây là những hội nghị được tạo ra mà không cần kế hoạch và đều ngắnhạn Các cuộc hội thảo được lập kế hoạch có thể được tạo ra nhờ một giao thức điềukhiển hội thảo, cho phép người dùng tạo ra cuộc hội thảo và áp dụng các chính sáchcủa nó, bên cạnh đó cho phép quản lý chủ động các thành viên của hội thảo Tuynhiên, giao thức này vẫn đang trong quá trình chuẩn hóa

Hình 1.9 cho thấy cấu trúc hệ thống dịch vụ hội nghị Nó nhận dạng các giao diệngiữa các thực thể và các giao thức sử dụng giữa chúng.

Hình 1.9: Cấu trúc IMS thực hiện dịch vụ hội nghịUA: đại diện cho người tham gia hội nghị, là thực thể tạo ra một hội nghị Ad-hochoặc tham gia hội nghị dùng CPCP

Conference policy server: Server thực hiện các chính sách liên quan đến dịch vụhội nghị

Conference server: Server thực hiện quản lý và cung cấp dịch vụ hội nghị

Conference policy: Các quy tắc chính sách của hội nghị

2 Trạng thái hội nghị

Trạng thái sự kiện được dùng để biết những thay đổi của từng thành viên tham giahội nghị, nhờ vậy người sử dụng có thể biết ai đã tham gia hay rời khỏi hội nghị.Người dùng có thể đăng ký trạng thái hội nghị bằng cách gửi một bản tin yêu cầuSUBSCRIBE đến URI conference đại diện cho conference server Conference server

sẽ đảm nhận việc thực hiện thông báo về gói sự kiện này

Hai phần thông tin về trạng thái người sử dụng là: trạng thái hiện tại của ngườidùng – activity-status và phương thức mà người dùng đã tham gia vào hay ra khỏi hộinghị – history-status Activity-status sẽ mang một trong các trạng thái sau: dialled-in;dialled-out, departed, booted hoặc failed

3 Đăng ký dịch vụ

Hình vẽ sau đây minh họa việc tạo ra một hội nghị bằng URI conference factory,khi đó người tham gia hội nghị sẽ tạo ra yêu cầu INVITE có chứa URI conferencefactory

Hình 1.10: Tạo một hội nghị sử dụng URI conference factoryTiếp theo, conference server sẽ tạo một focus cho hội nghị đã tạo, phân công cho

nó một URI conference và trả về mào đầu Contact chứa URI này ở phản hồi 200OK

URI chứa một tham số isfocus chỉ ra rằng URI là của focus này Khi nhận được phản

hồi 200OK cho yêu cầu INVITE, người tham dự hội nghị sẽ lưu lại nội dung của màođầu Contact chứa URI conference

Nếu có gì thay đổi trong trạng thái người dùng, thiết bị đầu cuối của người dùng sẽgửi bản tin UPDATE đến cho conference server để cập nhật thông tin cho nhữngngười dùng khác Sau đó, server sẽ gửi phản hồi 200 OK lại cho thiết bị đầu cuối vàchờ đầu cuối đó gửi bản tin báo nhận ACK

Muốn có được trạng thái hội nghị, người dùng cũng phải đăng ký với conferenceserver bằng cách gửi bản tin CPCP qua giao diện Ut Quá trình được biểu diễn nhưtrong hình 1.11:

Hình 1.11: Sự đăng ký trạng thái hội nghịNgười sử dụng sẽ gửi yêu cầu SUBSCRIBE tới conference server, chờ server gửiphản hồi 200 OK và sau đó là bản tin NOTIFY có chứa thông tin về trạng thái hộinghị Cuối cùng, thiết bị đầu cuối sẽ gửi tiếp phản hồi xác nhận bằng bản tin 200 OKtới server.

1.3.4 Dịch vụ quản lý nhóm

1 Giới thiệu

Xã hội càng phát triển thì các phương tiện liên lạc của con người càng đa dạng, vd:điện thoại di động, máy vi tính…Để các dịch vụ có thể được cung cấp đầy đủ và thuậntiện trên các thiết bị này, cần thiết phải có dữ liệu dịch vụ ở trên mọi thiết bị đầu cuốicủa họ Tuy nhiên, làm thế nào để chỉ xây dựng cơ sở dữ liệu một lần mà có thể sửdụng trong mọi phương tiện là vấn đề quan trọng

Một giải pháp đưa ra là sử dụng các trang web vì Internet đã phổ biến khắp nơi,nhưng lại nảy sinh ra vấn đề mới là web không cho phép dữ liệu dịch vụ tích hợp cùngvới các ứng dụng chạy trên điện thoại di động hay bất cứ thiết bị nào Vì vậy, phương

án mới được đưa ra là: người dùng có thể tạo ra cơ sở dữ liệu là một danh sách trongthiết bị đầu cuối của họ, thường là điện thoại di động, và áp dụng một giao thức để tải

dữ liệu này lên mạng Khi người dùng đăng nhập từ bất kỳ thiết bị nào, thiết bị đó sẽ

tự động kết nối với mạng và gọi ra danh sách đó mà không cần người sử dụng có thêmtương tác nào, dịch vụ này được gọi là quản lý nhóm

Định nghĩa: quản lý nhóm là dịch vụ cho phép người dùng lưu trữ dữ liệu dịch vụtrên mạng nhà cung cấp dịch vụ Dữ liệu này có thể được tạo ra, thay đổi hoặc xóa Dữliệu ở đây là bất cứ dữ liệu nào cần cho người dùng hoàn thành dịch vụ, ví dụ: danhsách bạn bè, danh sách trao quyền hiện thời.

Các dịch vụ như hiển thị, PoC, nhắn tin cần hỗ trợ để truy nhập và vận dụng những

dữ liệu nhất định mà dịch vụ này cần có Chẳng hạn như:

Danh sách truy nhập hội thảo: Danh sách các thành viên tham gia hội nghị, trong

dịch vụ PoC còn được gọi là nhóm PoC

Danh sách tài nguyên: Danh sách này dùng để đăng ký tình trạng chung của mỗi

tài nguyên trong danh sách

Chính sách quyền đăng ký: Nó chỉ rõ một người quan sát nhất định có quyền

đăng ký một tập hợp các sự kiện hay không

Tổ chức OMA sử dụng thuật ngữ quản lý nhóm đồng nghĩa với quản lý tài liệuXML (XDM) Dịch vụ XDM xác định các tài liệu có thể được chia sẻ trên nhiều dịch

vụ Còn giao thức XCAP được dùng cho việc truyền tải, truy nhập, đọc và vận dụngcác tài liệu XML chứa dữ liệu dịch vụ quản lý nhóm

2 Danh sách tài nguyên

SIP có cơ chế thông báo, cho phép người dùng gửi yêu cầu thông báo về các thayđổi của một trạng thái tài nguyên (tức là trạng thái của các thuê bao khác trong nhóm).Nếu không dùng RLS, một người dùng phải tự thông báo cho những người còn lạitrong nhóm Như vậy, người dùng đó phải gửi nhiều yêu cầu SUBSCRIBE đến vànhận các bản tin NOTIFY từ những người còn lại, mà băng thông thì hạn chế nên hiệuquả không cao

Nhưng khi dùng RLS, người dùng sẽ gửi các bản tin SUBSCRIBE và NOTIFY tớiRLS, RLS sẽ đóng vai trò xử lý các yêu cầu và phản hồi lại, vì thế khi cập nhật thayđổi sẽ tiết kiệm băng thông và khả năng xử lý

3 Quản lý tài liệu XML PoC

Nhóm PoC là danh sách các thành viên tham gia phiên PoC Ứng dụng nhóm PoCchứa các thông tin:

 URI nhận dạng nhóm PoC

 Tên hiển thị cho nhóm

 Một hay nhiều danh sách các thành viên trong nhóm (các URI)

 Dấu hiệu chỉ ra các thành viên trong nhóm sẽ được PoC server mời vàophiên PoC hay không

 Số thành viên tối đa trong phiên PoC

 Chính sách trao quyền đối với nhóm

Cấu trúc của chính sách trao quyền phải hợp với chính sách chung Các điều kiệnđối với một chính sách trao quyền bao gồm: nhận dạng thành viên tham gia, nhận dạngthành viên từ danh sách mở rộng, các nhận dạng khác chưa theo luật nào và điều kiệnkiểm tra xem người dùng có là thành viên của danh sách hay không

Nếu điều kiện trên trả lại là “true” sẽ cho phép người dùng đăng ký trạng thái phiênPoC, cho phép người dùng mời các thành viên khác tham gia phiên một cách linhđộng, cho phép người dùng được ẩn danh

Phần cuối cùng của chương giới thiệu về một số dịch vụ đa phương tiện IP điểnhình được sử dụng trong IMS gồm: dịch vụ hiển thị, Push-to-Talk, hội nghị đa phươngtiện, dịch vụ quản lý nhóm Trong đó, ngoài khái niệm về dịch vụ, mô hình cấu trúc và

sự đăng ký dịch vụ đối với từng dịch vụ đa phương tiện cụ thể cũng được trình bàykhá chi tiết Các dịch vụ này sẽ sớm được triển khai trong tương lai nhằm đáp ứng nhucầu trao đổi thông tin của xã hội ngày nay