đồ án tốt nghiệp đại học khảo sát các phương pháp phối hợp dịch vụ

Việc phát triển hệ thống này không chỉ đem lại những lợi ích về mặt kinh tế cho nhà cung cấp dịch vụ mà còn đem lại nhiều tiện ích cho người sử dụng: • Về phía nhà cung cấp dịch vụ: cho

MỤC LỤC

1 CHƯƠNG I : MỞ ĐẦU 13

1.1 Tầm quan trọng của đề tài 13

1.2 Nội dung nghiên cứu 14

2 CHƯƠNG II : CÁC NGUYÊN LÝ CHUNG TRONG KIẾN TRÚC IMS 16

2.1 Các yêu cầu đối với IMS 16

2.1.1 Phiên đa phương tiện IP 16

2.1.2 Chất lượng dịch vụ QoS 16

2.1.3 Internetworking 17

2.1.4 Chuyển vùng (Roaming) 17

2.1.5 Điều khiển dịch vụ 17

2.1.6 Phát triển dịch vụ 18

2.1.7 Đa truy nhập 18

2.2 Tổng quan về các giao thức sử dụng trong IMS 19

2.2.1 Giao thức điều khiển phiên 19

2.2.2 Giao thức AAA 20

2.2.3 Các giao thức khác 20

2.3 Kiến trúc tổng quát IMS 21

2.3.1 Mạng truy nhập 22

2.3.2 Mạng lõi 23

2.3.3 Tầng dịch vụ 32

2.4 Định danh trong IMS 33

2.4.1 Định danh người dùng công cộng 33

2.4.2 Định danh người dùng riêng 35

2.4.3 Mối quan hệ giữa định danh công cộng và định danh riêng 35

2.4.4 Định danh dịch vụ công cộng 37

2.5 SIM, USIM và ISIM trong 3GPP 38

2.5.1 SIM 39

2.5.2 USIM 39

2.5.3 ISIM 39

3 CHƯƠNG III : ĐIỀU KHIỂN PHIÊN TRONG IMS 40

3.1 Chức năng của SIP 40

3.1.1 Mô tả phiên và SDP 40

3.1.2 Mô hình Offer/Answer 41

3.1.3 SIP và SIPS URIs 42

3.1.4 Định vị người dùng 43

3.2 Cơ bản về SIP 44

3.2.1 SIP là gì 44

3.2.2 SIP liên hệ với HTTP như thế nào 46

3.2.3 Bản tin SIP 48

3.2.4 Phiên giao dịch (Transaction) 49

3.2.5 Hội thoại (dialog) 50

3.2.6 Trường điều khiển Record-Route, Route và Contact 52

4 CHƯƠNG IV : QUẢN LÝ TƯƠNG TÁC DỊCH VỤ TRONG IMS 54

4.1 Service Broker – khối quản lý tương tác dịch vụ trong IMS 55

4.1.1 SCSCF và tiêu chuẩn lọc 55

4.1.2 Service Capabilitiy Interaction Manager (SCIM) 67

4.2 Distributed Feature Composition – architecture routing algorithm (DFC-AR): .72

4.2.1 Giới thiệu về hỗn hợp ứng dụng và kiến trúc DFC: 72

4.2.2 Mục tiêu thiết kế: 75

4.2.3 Hoạt động của DFC Application Router 76

4.2.4 DFC-AR API: 81

4.2.5 Các ví dụ: 84

5 CHƯƠNG V : CÁC PHƯƠNG PHÁP PHỐI HỢP DỊCH VỤ TRONG MIỀN WEB 87

5.1 Khái niệm Web Service và Service Oriented Architecture 87

5.1.1 Service Oriented Architecture 87

5.1.2 Web Service 92

5.1.3 Web Service Description Language – WSDL 97

5.2 Web Service Orchestration 99

5.2.1 Giới thiệu: 99

5.2.2 Orchestration và Choreography 99

5.2.3 Các ngôn ngữ dùng trong orchestration: 101

5.3 Business Process Execution Language for Webservices 107

5.3.1 Giới thiệu 107

5.3.2 Cấu trúc của một qui trình nghiệp vụ 108

5.3.3 Cách xây dụng một qui trình BPEL 108

5.3.4 Các đặc tính và yếu tố của một qui trình BPEL 108

6 CHƯƠNG VI : SO SÁNH PHỐI HỢP DỊCH VỤ TRONG MIỀN WEB VÀ VIỄN THÔNG 111

6.1 So sánh hai miền: viễn thông và web: 111

6.1.1 Khách hàng – nhà cung cấp so với đối tác ngang hàng: 112

6.1.2 Kích hoạt rõ ràng và không rõ ràng: 112

6.1.3 Các chức năng phân tán và các chức năng chồng chéo 112

6.1.4 Các yêu cầu về dịch vụ 113

6.1.5 Những khác biệt về giao thức 113

6.1.6 Mô hình tương tác 114

6.1.7 Cấu trúc của bộ phối hợp 114

6.1.8 Phương pháp phối hợp dựa trên yêu cầu-phản hồi và dựa trên phiên kết nối 115 6.1.9 Khác biệt về quan hệ trạng thái 115

6.1.10 Khác biệt nhưng có thể hòa hợp 116

Hình 2-1 : Tổng quan kiến trúc IMS 22

Hình 2-2 : Giao tiếp giữa PSTN/CS gateway và mạng CS 28

Hình 2-3 : P-CSCF đặt tại mạng khách 31

Hình 2-4: P-CSCF đặt tại mạng chủ 31

Hình 2-5 : Quan hệ giữa định danh người dùng riêng và định danh người dùng công cộng theo 3GPP R5 36

Hình 2-6 : Quan hệ giữa định danh người dùng riêng và định danh người dùng công cộng theo 3GPP R6 37

Hình 3-7 : Một ví dụ về mô tả phiên SDP 40

Hình 3-8 : Các kiểu trong SDP 41

Hình 3-9 : Mô tả phiên SDP của Bob 42

Hình 3-10 : Alice đăng ký vị trí người dùng với tên miền domain.com registrar 44

Hình 3-11 : Các bước thiết lập một cuộc gọi 46

Hình 3-12: Cấu trúc bản tin SIP 48

Hình 3-13: Transaction 50

Hình 3-14 : Luồng cuộc gọi trong một hội thoại SIP 51

Hình 3-15 : Cách sử dụng Record-Route, Route và Contact 53

Hình 4-16: Cấu trúc của User Profile 57

Hình 4-17: Cấu trúc tiêu chuẩn lọc khởi tạo 58

Hình 4-18: Thành phần của Service Point Trigger 61

Hình 4-19: Ví dụ về User Profile 63

Hình 4-20: SCSCF đóng vai trò Service Broker giữa các AS khác nhau 64

Hình 4-21: Định tuyến bản tin đến máy chủ ứng dụng 67

Hình 4-22: SCIM trong cấu trúc IMS 67

Hình 4-23: Giao diện của SCIM với các thực thể mạng 68

Hình 4-24: SCIM được triển khai theo dạng (1) 70

Hình 4-25 : SCIM được triển khai theo dạng (2) 71

Hình 4-26: Hỗn hợp ứng dụng trong các container 73

Hình 4-27: Minh họa ví dụ 1 85

Hình 4-28: Minh họa ví dụ 2 86

Hình 5-29: Các tác nhân trong SOA 89

Hình 5-30: Tập giao thức trong Web service 93

Hình 5-31: Các tác nhân của Web service 94

Hình 5-32: Thông điệp SOAP 95

Hình 5-33: Cấu trúc bản tin SOAP 96

Hình 5-34: Tổng quan về WSDL 98

Hình 5-35: Phối hợp dịch vụ web với phương pháp Orchestration 100

Hình 5-36: Phối hợp dịch vụ web với phương pháp Choreography 101

Hình 5-37: Ví dụ về WSCL 102

Hình 5-38: Tập hợp các mô hình trong BPMN 104

Hình 5-39: Web Services Choreography Interface (WSCI) 105

Hình 5-40: Ví dụ đơn giản về WSCI 105

Hình 5-41: Ví dụ đơn giản về BPML 106

Hình 5-42: Các đặc tính và yếu tố của một qui trình BPEL 109

DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT

STT Từ viết

tắt

Tên đầy đủ

20 DFC-AR Distributed Feature Composition – architecture routing

algorithm

28 HSS Home Subscriber Server

Union-Telecommunications

58 PIDF Presence Information Data Format

89 UICC Universal Integrated Circuit Card

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm qua xu hướng hội tụ mạng Internet, mạng di động và mạng PSTN đang là xu hướng được quan tâm hàng đầu trong lĩnh vực thông tin liên lạc Nhiều kiến trúc mới đã ra đời trong quá trình phát triển hợp nhất các mạng với mục đích tạo ra một mạng toàn IP duy nhất Phân hệ IP Multimedia Subsystem (IMS) là một trong những kiến trúc đã ra đời trong xu thế phát triển đó Với IMS người dùng có thể liên lạc khắp mọi nơi nhờ tính di động của mạng di động và đồng thời có thể sử dụng những dịch vụ hấp dẫn từ mạng Internet IMS đã thực sự trở thành chìa khóa

để hợp nhất mạng di động và mạng Internet IMS đồng thời cũng trở thành một phân hệ trong mô hình mạng thế hệ mới (NGN) của tất cả các hang sản xuất các thiết bị viễn thông và các tổ chức chuẩn hóa trên thế giới

Trong thời điểm hiện tại, yêu cầu cần có một tiêu chuẩn chung cho việc phối hợp dịch vụ trong IMS và các dịch vụ web đang rất cấp bách Vì vậy, hiện nay có một

số hướng nghiên cứu tiếp cận vấn đề này

Trong thời gian thực tập tại phòng lab C9-411 của bộ môn kỹ thuật thông tin để tìm hiểu về kiến trúc IMS và triển khai các dịch vụ mới trên IMS, được sự gợi ý của tiến sĩ Nguyễn Tài Hưng em đã lựa chọn đề tài “Khảo sát các phương pháp phối hợp

và tương tác dịch vụ trong các mạng thế hệ mới”

Em xin chân thành cám ơn TS Nguyễn Tài Hưng và TS Nguyễn Hữu Thanh đã giúp đỡ tận tình cho em trong thời gian làm đồ án vừa qua Tôi cũng xin chân thành cám ơn gia đình và bạn bè đã động viên và chia sẽ những kinh nghiệm quý báu

Em xin chân thành cám ơn

Hà Nội, ngày tháng 05 năm 2010

Sinh viênNguyễn Quang Dũng

Trong những năm gần đây, internet đã phát triển với một tốc độ chóng mặt Với mong muốn kết hợp các dịch vụ internet với các dịch vụ di động truyền thống để đáp ứng ngày càng tốt hơn nhu cầu của khách hàng, các nhà cung cấp dịch vụ đã không ngừng nghỉ trong việc sáng tạo ra các kiến trúc mạng mới, IMS ra đời là quả của quá trình đó Khả năng cung cấp các dịch vụ giá trị gia tăng một cách nhanh chóng và linh hoạt nhất đã đem lại cho IMS một ưu thế rất lớn trong cạnh tranh Song song với sự phát triển của IMS là sự đòi hỏi cần có một tiêu chuẩn cho kĩ thuật phối hợp dịch vụ trong miền IMS, như trong miền Web.

Trong đề tài này, tôi mong muốn đưa đến cho người đọc những kiến thức tổng quan

về hệ thống IMS và những hướng tiếp cận vấn đề phối hợp dịch vụ trong miền IMS

và các dịch vụ Web

ABSTRACTION

Along with the rapid growing of 3G network, the Internet has experienced dramatic growth over recent years On providing integrated services between the Internet and traditional mobile services to provide best ones to users, operators continue to develop new architectures and unravel new network technologies IMS architecture

is an important step in process of trying to improve quality of services The ability

of rapid value-added service providing bring more competitive to this infrastructure

In this thesis, I expect to provide readers general knowledge of IP multimedia system and present approaches to feature interaction and service composition in IMS and Web service domain

1 CHƯƠNG I : MỞ ĐẦU

1.1 Tầm quan trọng của đề tài

Mục đích của mạng thế hệ thứ mới là hợp nhất hai mô hình thông tin đang được triển khai rộng rãi nhất hiện nay là mạng tế bào và mạng internet IMS là nhân tố chính trong kiến trúc mạng thế hệ mới làm cho nó có khả năng cung cấp truy cập tới tất cả các dịch vụ mà internet có thể cung cấp cho mạng tế bào Người sử dụng có thể truy cập vào một trang web yêu thích, đọc email, xem phim hoặc tham gia một buổi hội thảo qua truyền hình ở bất cứ đâu mà chỉ bằng một cách đơn giản là sử dụng một chiếc điện thoại hỗ trợ 3G

Cùng với sự phát triển của mạng thế hệ mới trong những năm gần đây, Internet

đã phát triển với một tốc độ chóng mặt Lý do chính cho việc phát triển mạnh

mẽ này là khả năng cung cấp các dịch vụ tiện ích mà hàng trăm người sử dụng

ưa thích Một trong những ví dụ điển hình là world wide web và email Nhưng bên cạnh đó còn rất nhiều dịch vụ khác như instant message, presence, VoIP, VoD, hội thảo truyền hình,…

Với mong muốn kết hợp các dịch vụ Internet và các dịch vụ di động truyền thống để đáp ứng ngày một tốt hơn nhu cầu của khách hàng, các nhà phát triển

đã không ngừng sáng tạo và đưa ra những kiến trúc mạng mới, các công nghệ mới nhằm thực hiện mục đích này Sự ra đời của phân hệ IMS trong kiến trúc mạng thế hệ mới chính là bước phát triển quan trọng trong quá trình hợp nhất dịch vụ đó

Việc phát triển hệ thống này không chỉ đem lại những lợi ích về mặt kinh tế cho nhà cung cấp dịch vụ mà còn đem lại nhiều tiện ích cho người sử dụng:

• Về phía nhà cung cấp dịch vụ: cho phép đưa ra nhanh chóng các máy chủ ứng dụng với các dịch vụ mới vào trong mạng của nhà khai thác mạng di động Thông qua giao diện ISC (IMS Service Control interface), máy chủ ứng dụng SIP (ví dụ máy chủ ứng dụng push-to-talk), SIP Enabling Services Server (ví dụ máy chủ ứng dụng presence)

hay gateway có thể được kết nối vào IMS, hỗ trợ nhiều loại truy nhập khác nhau…

• Về phía người sử dụng: cho phép người sử dụng có thể truy nhập dễ dàng và an toàn vào mạng đa phương tiện, chất lượng dịch vụ được nâng cao, có cơ hội sử dụng nhiều các dịch vụ tiện ích mới…

Một điểm nữa khá quan trọng là khi khoa học và công nghệ ngày càng phát triển, sự hội nhập giữa các nước ngày càng cao, các dịch vụ hoàn toàn sẵn có đối với người dùng thì nhà cung cấp dịch vụ nào thỏa mãn được người dùng về

sự đa dạng trong dịch vụ cung cấp, sự tiện dụng cũng như chi phí thấp nhất sẽ chiếm được lợi thế trong cạnh tranh thị trường và do đó sẽ kiếm được nhiều lợi nhuận Khả năng cung cấp các dịch vụ với những tính năng như thế là hoàn toàn có thể đối với IMS

Sự phát triển của mạng thế hệ mới và Internet mà cụ thể là IMS và web service kéo theo sự ra đời của hàng loạt dịch vụ mới Vì vậy, yêu cầu đòi hỏi phải có các công nghệ mới thực hiện việc phối hợp và điều khiển tương tác để tránh xung đột giữa các dịch vụ này và có thể tạo ra các dịch vụ mới hoàn thiện hơn

là rất quan trọng

Trong đề tài này, em tập trung nghiên cứu vấn đề “các phương pháp phối hợp

và tương tác dịch vụ trong mạng thế hệ mới” Đây là một vấn đề cấp thiết trong quá trình phát triển của các mạng thế hệ mới

1.2 Nội dung nghiên cứu

Với mục đích nghiên cứu các phương pháp phối hợp dịch vụ trong mạng thế

hệ mới, trong đề tài này em sẽ tập trung tìm hiểu tổng quan về IMS, về cấu trúc SOA và web service và các phương pháp phối hợp:

• Tổng quan về IMS: tìm hiểu về kiến trúc IMS, các thành phần, chức

năng của từng thành phần, kiến trúc triển khai và một số các khái niệm quan trọng sử dụng trong IMS

• Các phương pháp điều khiển tương tác dịch vụ trong IMS: giới

thiệu các phương pháp tương tác dịch vụ trong miền IMS, bao gồm phương pháp sử dụng iFC của SCSCF, cấu trúc khối SCIM mà 3GPP

đề xuất và khối DFC Application Router

• Các phương pháp phối hợp dịch vụ trong miền web: giới thiệu về

cấu trúc SOA và web service, trình bày một số phương pháp phối hợp dịch vụ mà trọng tâm là WS-BPEL

• So sánh phương pháp phối hợp dịch vụ trong hai miền: trình bày

một số điểm khác biệt giữa hai miền viễn thông và web

2 CHƯƠNG II : CÁC NGUYÊN LÝ CHUNG

TRONG KIẾN TRÚC IMS

2.1 Các yêu cầu đối với IMS

IMS hướng đến:

• Kết hợp các xu thế mới nhất trong công nghệ

• Tạo ra mô hình di động Internet

• Tạo ra nền tảng phổ biến để phát triển các dịch vụ đa phương tiện khác nhau

• Tạo ra cơ chế nâng cao lợi nhuận vì cách sử dụng của mạng chuyển mạch gói di động

2.1.1 Phiên đa phương tiện IP

IMS có thể đưa ra một dải rộng các dịch vụ Mặc dù vậy, có một dịch vụ đặc biệt quan trọng với người dùng: đó là thông tin liên lạc audio và video Yêu cầu này nhấn mạnh đến sự cần thiết hỗ trợ dịch vụ chính được tạo ra bởi IMS: các phiên multimedia qua mạng chuyển mạch gói Multimedia có liên quan đến sự tồn tại đồng thời của một vài loại media, trong trường hợp này là audio và video

Giao tiếp multimedia được chuẩn hóa trong tài liệu 3GPP trước đây, nhưng những giao tiếp multimedia này diễn ra trên mạng chuyển mạch kênh hơn là trên mạng chuyển mạch gói

2.1.2 Chất lượng dịch vụ QoS

Chất lượng dịch vụ (QoS – Quality of Service) là yêu cầu chủ yếu trong IMS QoS cho một phiên liên quan được xác định bởi một số nhân tố, như băng thông cực đại có thể cấp cho người dùng dựa trên thuê bao của người dùng hoặc trạng thái hiện tại của mạng IMS cho phép nhà khai thác mạng điều

khiển QoS mà người dùng đưa ra, do đó các nhà khai thác mạng có thể phân biệt các nhóm khách hàng khác nhau.

2.1.3 Internetworking

Hỗ trợ cho tương tác với Internet là một yêu cầu rõ ràng với IMS, Internet đưa ra hàng triệu đích đến tiềm năng cho các phiên multimedia được khởi tạo trong IMS Khi tương tác với Internet, số lượng đích đến tiềm năng cho các phiên đa phương tiện được mở rộng một cách đột ngột

IMS cũng được yêu cầu có thể làm việc được với mạng chuyển mạch kênh, như mạng PSTN (Public Switched Telephone Network), hay các mạng tế bào đang tồn tại Đầu cuối IMS có thể kết nối được đến cả mạng chuyện mạch kênh và mạng chuyển mạch gói Vì thế, khi người dùng muốn gọi đến điện thoại trong mạng PSTN hay mạng tế bào, đầu cuối IMS sẽ chọn sử dụng vùng chuyển mạch kênh

Vì vậy, mặc dù tương tác với mạng chuyển mạch kênh không được yêu cầu một cách nghiêm ngặt, thì hầu hết các đầu cuối IMS sẽ hỗ trợ vùng chuyển mạch kênh Yêu cầu hỗ trợ tương tác với mạng chuyển mạch kênh có thể được coi như là một yêu cầu dài hạn Yêu cầu này sẽ được triển khai khi ta xây dựng đầu cuối IMS chỉ hỗ trợ chuyển mạch gói

2.1.4 Chuyển vùng (Roaming)

Chuyển vùng (roaming) là yêu cầu chung kể từ khi phát minh ra mạng tế bào thứ hai Người dùng có thể chuyển vùng sang các mạng khác, ví dụ như khi chuyển sang một quốc gia khác Hiển nhiên là IMS sẽ kế thừa yêu cầu này,

do đó nó có thể cho phép người dùng chuyển vùng sang các quốc gia khác nhau

2.1.5 Điều khiển dịch vụ

Các nhà khai thác mạng muốn áp dụng những chính sách trong việc phân phát dịch vụ đến người dùng Chúng ta có thể chia những chính sách đó làm hai loại

• Các chính sách chung có thể áp dụng được cho tất cả người dùng trong mạng.

• Các chính sách cá nhân có thể áp dụng cho một người dùng nhất định.Loại chính sách đầu tiên bao gồm một tập hợp các giới hạn được áp dụng cho tất cả người dùng trong mạng Ví dụ, nhà vận hành mạng có thể muốn giới hạn việc sử dụng audio codec băng rộng, như G.711 (ITU-T Recommendation G.711), trong mạng của họ Thay vì như thế, họ có thể đưa

ra các codec băng thông thấp hơn như AMR (Adaptive Multi Rate)

Loại chính sách thứ hai bao gồm một tập các chính sách được đáp ứng cho mỗi người dùng Ví dụ, một người dùng có thể có vài thuê bao để sử dụng các dịch vụ IMS không bao gồm video Đầu cuối IMS sẽ hầu hết là có khả năng hỗ trợ video, nhưng trong trường hợp nỗ lực khởi tạo một phiên multimedia mà có cả video, thì nhà vận hành mạng sẽ ngăn không cho phiên

đó được khởi tạo

2.1.6 Phát triển dịch vụ

Yêu cầu về tạo ra dịch vụ có ảnh hưởng mạnh trong thiết kế kiến trúc IMS Yêu cầu này nói rõ các dịch vụ IMS không cần thiết phải được chuẩn hóa Yêu cầu này biểu diễn một dấu mốc trong thiết kế cellualar bởi vì trong quá khứ, mọi dịch vụ đơn đều được chuẩn hóa hoặc là có sự triển khai phù hợp Thậm chí các dịch vụ được chuẩn hóa thì không có gì đảm bảo rằng các dịch

vụ sẽ làm việc khi chuyển sang một mạng khác

IMS hướng đến làm giảm thời gian cần thiết khi đưa ra một dịch vụ mới Trong quá khứ, việc chuẩn hóa dịch vụ và kiểm tra vận hành gây ra sự chậm trễ lớn, và IMS ra đời sẽ làm giảm việc chậm trễ đó

2.1.7 Đa truy nhập

Yêu cầu đa truy nhập ở đây nói đến các phương tiện truy nhập khác hơn GPRS IMS là mạng all-IP và cũng như bất kỳ một mạng IP nào khác, nó ở

cũng có thể truy cập đến IMS Ví dụ, IMS có thể được truy nhập sử dụng WLAN (Wireless Local Area Network), ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line), HFC (Hybird Fiber Coax) hoặc là Cable Modem Tuy nhiên, 3GPP cam kết phát triển giải pháp cho việc cải tiến GSM, tập trung vào truy nhập GPRS (cả trong GSM và UMTS, Universal Mobile Telecommunication System) cho phiên bản đầu tiên của IMS (ví dụ, Release 5) Các phiên bản tiếp theo sẽ nghiên cứu các truy nhập khác, ví dụ như WLAN.

2.2 Tổng quan về các giao thức sử dụng trong IMS

2.2.1 Giao thức điều khiển phiên

Các giao thức điều khiển cuộc gọi đóng vai trò quan trọng trong bất kỳ một

hệ thống điện thoại nào Trong mạng chuyển mạch kênh, các giao thức điều khiển cuộc gọi nói chung là TUP (Telephony User Part), ISUP (ISDN User Part) và BICC (Bearer Independent Call Control) Các giao thức được xem xét để sử dụng làm giao thức điều khiển phiên cho IMS hiển nhiên là dựa trên IP Các giao thức có thể được sử dụng là:

Bearer Independent Call Control (BICC) : BICC là một cải tiến của ISUP

Không như ISUP, BICC tách biệt mặt phẳng báo hiệu ra khỏi mặt phảng media, do đó báo hiệ có thể truyền qua một tập các nút riêng biệt chứ không

đi qua mặt phẳng media Thêm nữa, BICC hỗ trợ và có thể chạy trên các công nghệ khác nhau như IP, SS7 (Sinaling System No 7) hay ATM (Asynchoronous Transfer Mode)

H.323 : tương tự như BICC, H.323 là giao thức do ITU-T phát triển H.323

định nghĩa một giao thức mới để thiết lập phiên multimedia Không như BICC, H.323 được thiết kế từ những ngày đầu tiên nhằm hỗ trợ công nghệ

IP Trong H.323, báo hiệu và media không cần truyền qua cùng một tập các host

SIP (Session Initiation Protocol) : được đặc tả bởi IETF như là một giao

thức để thiết lập và quản lý các phiên multimedia qua mạng IP SIP tuân theo

mô hình client-server nổi tiếng, mô hình được sử dụng bởi nhiều giao thức được phát triển bởi IETF Các nhà thiết kế SIP đã mượn nguyên lý thiết kế từ SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) và đặc biệt là HTTP (Hypertext Transfer Protocol) SIP kế thừa hầu hết các đặc điểm của nó từ hai giao thức trên Đó là một điểm mạnh của SIP bởi vì HTTP và SMTP là những giao thức thành công nhất trên Internet SIP không giống như BICC và H.323, SIP

là giao thức dựa trên text Điều đó có nghĩa là nó dễ dàng để mở rộng, sửa lỗi

và sử dụng để xây dựng các dịch vụ

SIP được chọn làm giao thức điều khiển phiên trong IMS Thực tế SIP làm cho việc tạo ra các dịch vụ mới trở nên dễ dàng và vì SIP dựa trên HTTP nên các nhà phát triển dịch vụ SIP có thể sử dụng tất cả các cơ chế được phát triển cho HTTP như CGI (Common Gateway Interface) và Java Servlet

2.2.2 Giao thức AAA

Ngoài giao thức điều khiển phiên thì còn có một số giao thức khác đóng vai trò quan trọng trong IMS Diameter (là giao thức được định nghĩa trong RFC 3588) được chọn làm giao thức AAA (Authentication, Authorization, and Accounting) trong IMS

Diameter là một cải tiến của RADIUS (được định nghĩa trong RFC 2865), đó

là một giao thức được sử dụng rộng rãi trong Internet để thực hiện AAA Ví

dụ, khi người dùng quay số đến nhà cung cấp dịch vụ Internet thì server truy nhập mạng sử dụng RADIUS để chứng thực (authenticate) và cấp quyền (authorize) cho người dùng truy cập mạng Diameter bao gồm một giao thức

cơ bản được bổ sung với ứng dụng Diameter Các ứng dụng Diameter là sự lựa chọn hoặc mở rộng Diameter để phù hợp với một ứng dụng cụ thể trong một môi trường IMS sử dụng Diameter trong một số giao diện, mặc dù không phải tất cả các giao diện sử dụng cùng một ứng dụng Diameter Ví dụ, IMS định nghĩa ứng dụng Diameter để tương tác với SIP trong quá trình phiên được thiết lập và một ứng dụng khác để thực hiện điều khiển tài khoản

Cùng với SIP và Diameter là các giao thức khác được sử dụng trong IMS Giao thức COPS (Common Open Policy Service) được sử dụng để truyền các chính sách giữa các PDP (Policy Decision Points) và PEP (Policy Enforcement Points) H.248 và các gói của nó được sử dụng bởi các nút tín hiệu điều khiển trong mặt phẳng media H.248 được phát triển bởi ITU-T và IETF cũng được đề cập đến như là giao thức MEGACO (Media Gateway Control) RTP (Real-time Transport Protocol) và RTCP (RTP Control Protocol) được sử dụng để truyền dữ liệu thời gian thực như video và audio.

2.3 Kiến trúc tổng quát IMS

Trước khi tìm hiểu kiến trúc tổng quát IMS, chúng ta nên nhớ rằng 3GPP không chuẩn hóa theo nút mà theo chức năng Điều đó có nghĩa là kiến trúc IMS là một tập hợp các chức năng được kết nối với nhau bởi các giao diện đã được chuẩn hóa Các nhà triển khai có thể kết hợp hai chức năng vào một nút Tương tự, các nhà triển khai có thể tách một chức năng thành hai hay nhiều nút

Nhìn chung thì hầu hết những dịch vụ cung cấp đều tuân theo kiến trúc IMS một cách chặt chẽ và triển khai mỗi chức năng trong một nút riêng Tuy nhiên, việc tìm kiếm các nút triển khai nhiều hơn một chức năng và các chức năng được phân phối qua nhiều hơn một nút là hoàn toàn có thể

Hình 2-1 : Tổng quan kiến trúc IMS

Trong hình 2-1 minh họa một cái nhìn tổng quan về kiến trúc IMS như chuẩn hóa của 3GPP Trong hình chỉ ra hầu hết các giao diện báo hiệu trong hệ thống IMS, nó thường được đề cập đến bởi hai hay ba ký tự mã hóa Chúng ta không thể vẽ tất cả các giao diện được định nghĩa trong IMS mà chỉ có thể liệt kê hầu hết những nút giao diện có liên quan Trong IMS được phân chia thành 3 phần: mạng truy nhập, mạng lõi và tầng dịch vụ

2.3.1 Mạng truy nhập

Ở phía bên trái hình 2-1, chúng ta có thể nhìn thấy các đầu cuối IMS di động thường được nhắc đến như là các thiết bị người dùng (UE) Đầu cuối IMS được nối vào mạng chuyển mạch gói như là GPRS thông qua đường truyền

2.3.2 Mạng lõi

Phần còn lại của hình chỉ ra các nút bao gồm trong mạng lõi IMS Các nút này là:

• Một hay vài cơ sở dữ liệu người dùng, còn gọi là HSS và SLF

• Một hay vài máy chủ ứng SIP như là CSCF (Call Session Control Function)

• Một hay vài MRF mỗi cái được chia nhỏ thành MRFC và MRFP

• Một hay vài BGCF (Breakout Gateway Control Functions)

• Một hoặc vài PSTN gateways, được chia nhỏ hơn thành SGW và MGCF

2.3.2.1 Cơ sở dữ liệu HSS và SLF

HSS (Home Subscriber Server) là trung tâm lưu trữ dữ liệu các thông tin liên quan đến người dùng Về kỹ thuật thì HSS là sự phát triển của HLR (Home Location Register), HLR là một nút trong mạng GSM HSS bao gồm các thông tin thuê bao liên quan đến người dùng được yêu cầu để điều khiển các phiên đa phương tiện Những dữ liệu này bao gồm, thông tin vị trí, thông tin bảo mật (bao gồm các thông tin nhận thực và phân quyền), các thông tin về tiểu sử người dùng (bao gồm các dịch vụ mà người dùng đăng

ký thuê bao), và S-CSCF cấp phát tới người dùng

Một mạng có thể chứa một hoặc một vài HSS, trong trường hợp số lượng thuê bao quá nhiều so với sự quản lý của một HSS Trong tất cả trường hợp, tất cả các dữ liệu liên quan đến một người dùng cụ thể được chứa trong một HSS Các mạng với một HSS sẽ không cần SLF (Subscriber Location Function) Mặt khác, mạng với nhiều hơn một HSS yêu cầu có SLF

SLF là một cơ sở dữ liệu đơn giản ánh xạ địa chỉ người dùng tới HSS quản

lý tương ứng Một nút yêu cầu truy vấn SLF, với một địa chỉ người dùng là

đầu vào, sẽ thu được ở đầu ra là HSS có chứa thông tin liên quan đến người dùng đó.

Cả HSS và SLF đều thực thi giao thức Diameter với các đặc trưng ứng dụng diameter cho IMS

2.3.2.2 Chức năng điều khiển cuộc gọi phiên

Điều khiển cuộc gọi phiên (CSCF) là một máy chủ SIP, là một nút cần thiết trong IMS Các CSCF xử lý các bản tin báo hiệu SIP trong IMS Có ba loại CSCF phụ thuộc vào các chức năng mà chúng cung cấp:

• Proxy-CSCF (P-CSCF) : là một máy chủ SIP, là điểm đầu tiên liên

lạc giữa đầu cuối IMS và mạng IMS Nó có thể được đặt ở mạng khách (trong toàn bộ mạng IMS) hoặc mạng chủ Một vài mạng có thể sử dụng thiết bị kiểm soát biên phiên SBC (Session Border Controller) để thực hiện chức năng này Để kết nối với hệ thống IMS, người dùng trước tiên phải đăng ký với P-CSCF trong mạng

mà nó đang kết nối Địa chỉ của P-CSCF được truy cập thông qua giao thức DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) hoặc sẽ được cung cấp khi người dùng tiến hành thiết lập kết nối PDP (Packet Data Protocol) trong mạng thông tin di động tế bào Chức năng của P-CSCF bao gồm:

o P-CSCF có nhiệm vụ đảm bảo chuyển tải các yêu cầu từ UE đến máy chủ SIP (ở đây là S-CSCF) cũng như bản tin phản hồi từ máy chủ SIP về UE

o P-CSCF được gán cho đầu cuối IMS trong suốt quá trình đăng

ký, và không thay đổi trong suốt quá trình đăng ký

o P-CSCF nằm trên đường đi của tất cả các bản tin báo hiệu và

có thể được gán vào mỗi bản tin

o P-CSCF xác thực người dùng và thiết lập kết nối bảo mật

có vai trò ngăn cản các tấn công như spoofing, replay để đảm bảo sự bảo mật và an toàn cho người dùng.

o P-CSCF có thể nén và giải nén các bản tin SIP dùng sigcomp,

để giảm thiểu khối lượng thông tin báo hiệu truyền trên những đường truyền tốc độ thấp (hay giảm độ trễ khi truyền trên các kênh có băng thông hẹp)

o P-CSCF có thể tích hợp chức năng quyết định chính sách PDF (Policy Decision Function) nhằm quản lý và đảm bảo QoS cho các dịch vụ đa phương tiện

o P-CSCF cũng tham gia vào quá trình tính cước dịch vụ

• Interrogating-CSCF (I-CSCF) : là một chức năng SIP khác được

đặt ở biên của miền quản trị Địa chỉ IP của I-CSCF được công bố trong DNS (Domain Name System) của miền, vì thế các máy chủ ứng dụng ở xa có thể tìm thấy I-CSCF và sử dụng I-CSCF như một điểm chuyển tiếp cho các gói tin SIP tới miền này Các chức năng của I-CSCF bao gồm:

o Định tuyến bản tin yêu cầu SIP nhận được từ một mạng khác đến S-CSCF tương ứng Để làm được điều này, I-CSCF sẽ truy vấn HSS thông qua giao diện Diameter Cx để cập nhật địa chỉ S-CSCF tương ứng của người dùng (giao diện Dx được dùng để từ I-CSCF tới SLF để định vị HSS cần thiết) Nếu như chưa có S-CSCF nào được gán cho UE, I-CSCF sẽ tiến hành gán một I-CSCF cho người dùng để nó xử lý yêu cầu SIP

o Ngược lại, I-CSCF sẽ định tuyến bản tin yêu cầu SIP hoặc bản tin trả lời SIP đến một S-CSCF/I-CSCF nằm trong mạng của một nhà cung cấp dịch vụ khác

I-CSCF luôn luôn được đặt tại mạng chủ, trong một số trường hợp như THIG (Topology Hiding Inter-network Gateway), I-CSCF được đặt tại mạng khách là tốt nhất.

• Serving-CSCF (S-CSCF) : là một nút trung tâm của hệ thống báo

hiệu IMS S-CSCF vận hành giống như một máy chủ SIP nhưng nó cũng bao hàm cả chức năng quản lý phiên dịch vụ Thêm vào việc thực hiện chức năng là một máy chủ SIP thì nó cũng đóng vai trò như một trung tâm đăng ký SIP (SIP registrar) Điều này có nghĩa là

nó duy trì mối liên hệ giữa vị trí của người dùng (nói cách khác là địa chỉ IP của thiết bị đầu cuối mà người dùng đăng nhập) với địa chỉ SIP của người dùng đó (cũng được biết đến như là định danh chung của người dùng – Public User Identity)

Cũng giống như I-CSCF, S-CSCF cũng thực thi một giao diện diameter với HSS Lý do chính của việc sử dụng giao diện với HSS là:

o Để tải các vector nhận thực của người dùng đang cố gắng truy cập mạng từ HSS S-CSCF sử dụng vector này để nhận thực người dùng

o Để tải hồ sơ người dùng từ HSS Hồ sơ người dùng bao gồm các triggers có thể làm cho bản tin SIP được định tuyến qua một hoặc vài máy chủ ứng dụng

o Để khai báo với HSS về S-CSCF được cấp cho người dùng trong suốt quá trình đăng ký

Tất cả các bản tin báo hiệu SIP mà đầu cuối IMS gửi và nhận đều đi quá S-CSCF S-CSCF sẽ kiểm tra mỗi bản tin SIP và quyết định xem liệu bản tin báo hiệu này nên đi qua một hay nhiều máy chủ ứng dụng trên đường đi tới đích cuối cùng của nó Các máy chủ ứng dụng này sẽ cung cấp các khả năng về một dịch vụ tới người dùng

Một chức năng chính của S-CSCF là cung cấp dịch vụ định tuyến bản tin SIP Nếu người dùng quay số điện thoại thay vì sử dụng SIP URI (Uniform Resource Identifier) thì S-CSCF cung cấp một dịch vụ chuyển đổi, thường dựa trên chuẩn DNS E.164 Number Translation (DNS/ENUM) (được mô tả trong RFC-2916 [100]).

S-CSCF cũng tác động vào chính sách mạng của nhà cung cấp Ví

dụ, một người dùng có thể không có quyền thiết lập một phiên cụ thể nào cả S-CSCF tránh cho người dùng thực hiện các chức năng không được cho phép

Một mạng thường bao gồm một số các S-CSCF cho mục đích mở rộng và dự phòng Mỗi S-CSCF phục vụ một số lượng đầu cuối tùy thuộc vào dung lượng của nó

S-CSCF luôn luôn được đặt tại mạng chủ

2.3.2.3 Máy chủ xử lý media

Máy chủ xử lý media (MRF) cung cấp tài nguyên media trong mạng chủ MRF (Media Resource Function) cung cấp cho mạng chủ khả năng đưa ra các thông báo trong luồng media (ví dụ trong cầu hội thảo tập trung), chuyển đổi giữa các loại mã hóa, thu nhận số liệu thống kê và thực hiện bất

cứ loại phân tích media nào

MRF còn được chia thành một nút nhỏ hơn trong miền báo hiệu gọi là MRFC (Media Resource Function Controller) và một nút trong miền media

là MRFP (Media Resource Function Processor) MRFC hoạt động như là một SIP User Agent và chứa các giao diện SIP với S-SCSF MRFC điều khiển tài nguyên trong MRFP thông qua giao diện H.248

MRFP triển khai tất cả các hàm liên quan đến media như là chơi và trộn media

MRF luôn đặt ở mạng chủ

2.3.2.4 Chức năng điều khiển cổng chuyển mạng

Chức năng điều khiển cổng chuyển mạng (BGCF) thực hiện chủ yếu là chức năng của máy chủ SIP bao gồm chức năng định tuyến dựa trên số điện thoại BGCF (Breakout Gateway Control Function) chỉ dùng trong các phiên được khởi tạo bởi đầu cuối IMS và hướng tới một người dùng trong mạng chuyển mạch kênh như là PSTN hay PLMN Chức năng chính của BGCF là:

• Lựa chọn mạng thích hợp nơi mà tương tác với miền chuyển mạch kênh xảy ra

• Hoặc lựa chọn cổng PSTN/CS phù hợp, nếu tương tác xảy ra trong cùng một mạng mà BGCF được đặt

2.3.2.5 PSTN/CS Gateway

PSTN gateway cung cấp một giao diện hướng tới một mạng chuyển mạch kênh, cho phép các thiết bị đầu cuối IMS gọi và nhận cuộc gọi tới PSTN và

từ PSTN

Hình 2-2 mô tả một BGCF và một PSTN gateway riêng biệt có giao tiếp mạng với PSTN PSTN gateway được phân tích thành các chức năng sau:

• SGW (Signalling Gateway) : Signalling gateway giao tiếp với mặt phẳng báo hiệu của mạng chuyển mạch kênh SGW thực hiện biến đổi giao thức ở lớp thấp hơn Ví dụ: SGW có nhiệm vụ thay thế các giao thức MTP (ITU-T khuyến nghị Q.701 [133]) ở mức thấp hơn vận chuyển cùng với SCTP (Stream Control Transmission Protocol, được định nghĩa tại RFC 2960 [230]) trên địa chỉ IP Vì thế, SGW chuyển đổi ISUP (ITU-T khuyến nghị Q.761 [139]) hoặc BICC [ITU-T khuyến nghị tại Q.1901 [140]) trên MTP thành ISUP hoặc BICC trên SCTP/IP

• MGCF (Media Gateway Control Function) : MGCF là nút trung tâm của PSTN/CS gateway MGCF triển khai một cơ chế thực hiện chuyển đổi giao thức và ánh xạ SIP sang hoặc là ISUP trên IP hoặc

là BICC trên IP (cả BICC và ISUP đều là các giao thức điều khiển cuộc gọi trong mạng chuyển mạch kênh) Hơn nữa, để biến đổi giao thức điều khiển cuộc gọi thì MGCF điều khiển nguồn tài nguyên trong MGW (Media Gateway) Giao thức được sử dụng giữa MGCF

và MGW là H.248 (ITU-T khuyến nghị H.248 [143])

media của mạng PSTN hoặc mạng CS Một mặt MGW có thể gửi hoặc nhận media của IMS thông qua giao thức RTP (RFC 3550 [225]) Mặt khác, MGW sử dụng một hoặc nhiều khe thời gian PCM (Pulse Code Modulation) để kết nối tới mạng CS Thêm vào đó, MGW thực hiện chuyển đổi mã khi đầu cuối IMS không hỗ trợ codec được sử dụng bởi mạng chuyển mạch kênh Một tình huống phổ biến thường xảy là khi thiết bị đầu cuối IMS sử dụng bộ giải mã AMR trong khi đó thiết bị đầu cuối của mạng PSTN lại sử dụng bộ giải mã G.711 (ITU-T khuyến nghị G.711 [131])

2.3.2.6 Mạng chủ và mạng khách

IMS mượn một vài khái niệm từ GSM và GPRS như mạng chủ và mạng khách Trong mô hình tế bào, khi chúng ta sử dụng điện thoại di động trong khu vực nơi chúng ta cư trú, khi đó là chúng ta đang sử dụng cơ sở hạ tầng

do các nhà điều hành mạng cung cấp Cở sở hạ tầng này hình thành mạng chủ (home network) Mặt khác, khi chúng ta chuyển ra ngoài khu vực che phủ của mạng chủ, chúng ta sử dụng cơ sở hạ tầng được cung cấp bởi một nhà điều hành mạng khác Cơ sở hạ tầng này được gọi là mạng khách (visited network)

Để sử dụng mạng khách thì các nhà điều hành mạng khách và mạng chủ phải có một thỏa thuận với nhau Các thỏa thuận này có thể là giá cuowics cuộc gọi, chất lượng dịch vụ hoặc là phương thức quy đổi bảng tính cước.Hầu hết các nút IMS được đặt tại mạng chủ nhưng có nút cũng được đặt trong mạng khách hoặc mạng chủ, nút đó là P-CSCF Kiến trúc IMS cho phép hai cấu hình khác nhau cho P-CSCF, tùy thuộc vào vị trí của P-CSCF

ở mạng khách hay mạng chủ

Thêm vào đó, khi IP-CAN (IP Connectivity Access Network) là GPRS thì

vị trí của P-CSCF phụ thuộc vào vị trí của GGSN Trong tình huống chuyển vùng, GPRS cho phép vị trí của GGSN hoặc ở trong mạng chủ hoặc

ở trong mạng khách (bình thường SGSN luôn được đặt ở mạng khách).Trong IMS cả GGSN và P-CSCF phải nằm trong cùng một mạng Điều này cho phép P-CSCF điều khiển GGSN qua giao diện Go Vì cả P-CSCF và GGSN đều nằm trong cùng một mạng nên giao diện Go luôn luôn là giao diện hoạt động bên trong và làm cho việc hoạt động của mạng đơn giản hơn

Hình 2-3, cho chúng ta thấy cấu hình P-CSCF (và GGSN) đặt tại mạng khách Cấu hình này thể hiện tầm nhìn lâu dài về IMS vì nó yêu cầu IMS

hỗ trợ thực hiện từ mạng khách

Hình 2-3 : P-CSCF đặt tại mạng khách

Không thể mong đợi tất cả các mạng trên thế giới đều triển khai IMS đồng thời Do đó cũng không thể mong chờ tất cả các mạng thành phần sẽ cập nhật các GGSN theo cùng một chuẩn tại cùng một thời điểm và cùng bắt đầu cung cấp dịch vụ IMS Vì vậy chúng ta chỉ có thể mong chờ việc sớm

có sự triển khai IMS mà P-CSCF ở trong mạng chủ như hình 2-4 dưới đây

Hình 2-4: P-CSCF đặt tại mạng chủ

Hình 2-4 chỉ ra cấu hình hiện tại khi cả P-CSCF và GGSN đều đặt tại mạng chủ Cấu hình này không yêu cầu sự hỗ trợ IMS từ mạng khách Mạng khách không cần phải có GGSN tuân theo phiên bản 3GPP Release 5 Mạng khách chỉ cần cung cấp liên lạc vô tuyến và SGSN Vì thế, cấu hình này được triển khai từ những ngày đầu của IMS Như một hệ quả, người ta mong muốn rằng nó sẽ là cấu hình phổ biến trong những năm đầu triển khai IMS

2.3.3 Tầng dịch vụ

Phần này bao gồm các máy chủ ứng dụng có nhiệm vụ cung cấp các dịch vụ tới người dùng cuối Các máy chủ ứng dụng là các thực thể SIP thực hiện dịch vụ và giao tiếp với S-CSCF sử dụng SIP Phụ thuộc vào các dịch vụ thực tế mà máy chủ ứng dụng có thể hoạt động ở các chế độ: SIP proxy, chế

độ SIP UA (User Agent) hay chế độ SIP B2BUA (Back-to-Back User Agent) Máy chủ ứng dụng có thể nằm trong mạng chủ hoặc trong một mạng thứ ba bên ngoài Nếu nằm trong mạng chủ, nó có thể truy vấn HSS qua giao diện diameter Sh (cho máy chủ ứng dụng), hay giao diện MAP (Mobile Application Part) cho loại máy chủ IM-SSF (IP Multimedia Service Switching Function)

Như đã nói ở trên, ưu điểm lớn nhất của IMS là khả năng phát triển các dịch

vụ mới một cách dễ dàng Kiến trúc IMS được thiết kế để cho phép các nhà điều hành cung cấp dải rộng các dịch vụ dựa trên chuyển mạch gói và thời gian thực IMS cũng cho phép lưu lại các thông tin của dịch vụ để có thể tính cước dựa theo thời gian cũng như dựa trên dịch vụ và băng thông Từ đặc điểm thiết kế của mình, IMS kế thừa tất cả các dịch vụ ưu việt nhất của mạng viễn thông và mạng internet đặc biệt là các dịch vụ đa phương tiện bao gồm các dịch vụ gọi thông thường và các dịch vụ nâng cao như:

• Nhấn tin đa phương tiện

• Hội thảo đa phương tiện

2.4 Định danh trong IMS

Trong bất kỳ một mạng nào cũng đều phải dịnh danh được người dùng một cách duy nhất Đây là thuộc tính cho phép một điện thoại nhất định đổ chuông

mà không phải là một điện thoại khác khi chúng ta quay số trong mạng PSTN.Vấn đề trung tâm của bất kỳ một mạng nào là khả năng của nhà cung cấp định danh người dùng để cho cuộc gọi có thể đến được đúng người dùng Trong mạng điện thoại công cộng, người dùng được định danh bởi số điện thoại (là một tập hợp các chữ số theo thứ tự định danh thuê bao điện thoại) Số điện thoại xác định chủ thuê bao có thể được biểu diễn dưới nhiều dạng khác nhau: dạng số nội hạt, số ngoại hạt hay số dạng quốc tế Thực chất chúng chỉ là các cách biểu diễn khác nhau của cùng một thuê bao Độ dài của chuỗi số phụ thuộc vào đích đến của cuộc gọi (ví dụ như cùng một khu vực, khác vùng hay quốc gia khác)

Thêm vào đó, khi một dịch vụ được cung cấp, đôi khi nó cũng yêu cầu định danh dịch vụ Trong mạng PSTN, dịch vụ được định danh bởi những số đặc biệt, thường có phần tiếp đầu đặc biệt, ví dụ như 800 IMS cũng cung cấp cơ chế để định danh dịch vụ

2.4.1 Định danh người dùng công cộng

Trong IMS cũng có một cách tiền định để xác định người dùng Một người dùng IMS cũng được cấp phát một hay nhiều định danh người dùng công cộng Nhà cung cấp dịch vụ nội hạt có trách nhiệm cấp phát các định danh này cho mỗi thuê bao IMS Một danh người dùng công cộng có thể là một SIP URI (như định nghĩa trong RFC 3261 [215]) hay một TEL URI (như định nghĩa trong RFC 3966 [220]) Định danh người dùng công cộng được sử dụng như thông tin liên lạc trong thẻ thương mại Trong IMS, định danh người dùng công cộng được sử dụng để định tuyến các bản tin báo hiệu SIP Nếu chúng ta so sánh giữa IMS và GSM, một dịnh danh người dùng công cộng đối với IMS cũng giống như một định danh MSISDN (Mobile Subscriber ISDN Number) trong mạng GSM

Khi định danh người dùng công cộng chứa SIP URI, nó thường có dạng là

sip:first.last@operator.com, mặc dù nhà cung cấp IMS có thể chuyển đổi

dạng thức này và thỏa mãn theo nhu cầu của họ Thêm vào đó, cũng có khả năng bao hàm số điện thoại trong SIP URI sử dụng định dạng sau:

sip:+1-212-555-0293@operator.com;user=phone

Định dạng này là cần thiết bởi SIP yêu cầu URI được đăng ký dưới là SIP URI Do đó, nó không thể đăng ký TEL URI trong SIP, mặc dù hoàn toàn có thể đăng ký một SIP URI có chứa một số điện thoại

TEL URI là một dạng khác mà định danh người dùng công cộng có thể sử dụng được Dưới đây là một TEL URI được trình bày dưới dạng số điện thoại quốc tế:

tel:+1-212-555-0293

TEL URI là cần thiết để thực hiện một cuộc gọi từ đầu cuối IMS sang mạng điện thoại công cộng PSTN, bởi vì số điện thoại PSTN được biểu diễn dưới dạng số Mặt khác, TEL URI cũng cần thiết nếu một thuê bao PSTN muốn thực hiện một cuộc gọi đến một người dùng IMS, bởi vì người dùng PSTN chỉ có thể quay số

Chúng ta hình dung các nhà cung cấp dịch vụ sẽ cấp ít nhất một SIP URI và một TEL URI cho mỗi một người dùng Có rất nhiều lý do cho việc cấp nhiều hơn một định danh người dùng công cộng cho một người dùng, như là khả năng phân biệt các định danh cá nhân mà bạn bè và người thân đã biết với định danh công cộng dùng trong công việc kinh doanh được biết đến bởi các đồng nghiệp, hoặc là để kích hoạt một nhóm các dịch vụ

IMS mang đến một khái niệm thú vị: một tập hợp định danh người dùng công cộng được đăng ký Trong hoạt động thông thường của SIP, mỗi định danh cần đăng ký yêu cầu một bản tin SIP REGISTER Trong IMS, ta có thể đăng

ký một vài định danh người dùng công cộng trong một bản tin, điều này nhằm tiết kiệm thời gian và băng thông

2.4.2 Định danh người dùng riêng

Mỗi thuê bao IMS được cấp một định danh người dùng riêng Không giống như định danh người dùng công cộng, định danh người dùng riêng không phải là một SIP URI hay TEL URI, mà thay vào đó chúng thường có định dạng của định danh người dùng truy nhập NAI (Network Access Identifier, theo quy ước của RFC 2486 [451]) Định dạng của NAI là:

username@operator.com.

Không như định danh người dùng công cộng, định danh người dùng riêng không được sử dụng để định tuyến bản tin yêu cầu SIP, thay vào đó chúng được dành riêng cho việc định danh thuê bao và cho mục đích nhận thực Một định danh người dùng riêng thực hiện chức năng trong IMS tương tự như IMSI (International Mobile Subscriber Identifier) trong mạng GSM Định danh người dùng riêng không cần người dùng biết đến, bởi vì nó có thể được lưu trong một thẻ thông minh cũng giống như IMSI được lưu trong SIM (Subscriber Identity Module)

2.4.3 Mối quan hệ giữa định danh công cộng và định danh riêng

Nhà cung cấp dịch vụ cấp một hoặc nhiều định danh người dùng công cộng cho mỗi một người dùng Trong trường hợp GSM/UMTS (Universal Mobile Telecommunication System), thẻ thông minh lưu định danh người dùng riêng

và có ít nhất một định danh người dùng công cộng HSS là một cơ sở dữ liệu chung cho mọi dữ liệu liên quan đến thuê bao, chứa định danh người dùng riêng và một tập hợp các định danh người dùng công cộng được gán cho người dùng HSS và S-CSCF cũng có tương quan với định danh người dùng cộng và định danh người dùng riêng Mối quan hệ giữa một thuê bao, định danh người dùng riêng và một số định danh người dùng công cộng được thể hiện như trong hình 2-5 Đây là trường hợp của IMS như chuẩn hóa trong 3GPP Release 5

Hình 2-5 : Quan hệ giữa định danh người dùng riêng và định danh người dùng

công cộng theo 3GPP R5

3GPP Release 6 mở rộng mối quan hệ giữa định danh người dùng riêng và định danh người dùng chung như ở hình 2-6 dưới đây Một thuê bao IMS được cấp không chỉ một mà là một số định danh người dùng riêng Trong trường hợp UMTS, chỉ một định danh người dùng riêng được lưu trữ trong thẻ thông minh, nhưng người dùng có thể có nhiều thẻ thông minh khác nhau

mà họ có thể cho vào đầu cuối IMS Có thể các định danh người dùng công cộng này được sử dụng kết hợp với nhiều hơn một dịnh danh người dùng riêng Đó là trường hợp của định danh người dùng công cộng số 2 trong hình 2-6, bởi vì nó được gán cho cả định danh người dùng riêng số 1 và số 2 Điều này cho phép định danh người dùng công cộng số 2 có thể sử dụng đồng thời

từ hai đầu cuối IMS, mỗi một thiết bị được gán một định danh người dùng riêng khác nhau (ví dụ như các thẻ thông minh khác nhau được gắn vào các đầu cuối khác nhau)

Hình 2-6 : Quan hệ giữa định danh người dùng riêng và định danh người dùng

Không giống định danh người dùng công cộng, PSI không liên quan đến định danh người dùng riêng Sở dĩ như vậy là do định danh người dùng riêng chỉ sử dụng dành cho mục đích nhận thực PSI không được áp dụng cho người dùng

2.4.4.2 Phân loại PSI

PSI được chứa trong HSS dưới dạng hoặc là PSI đặc trưng hoặc là Wildcarded PSI Một PSI đặc trưng (Distinct PSI) có chứa PSI được sử

dụng trong quá trình định tuyến Trong khi Wildcarded PSI là một tập hợp các PSI Wildcarded PSI cho phép người dùng tối ưu hoạt động và duy trì các nút Một Wildcarded PSI có chứa hơn hai dấu chấm than sẽ được xem như một cặp dấu ngăn cách.

Khi được chứa trong HSS, Wildcarded PSI sẽ bao gồm các ký tự ngăn cách

để xác định phần mở rộng của PSI

Ví dụ: PSI sau có thể chứa trong HSS “sip:chatlist!.*!@example.com”

Ví dụ các PSI sau giao tiếp trên giao diện bản tin với HSS sẽ được đổi thành

“sip:chatlist!.*!@example.com” Khi chứa trong HSS:

sip:chatlist1@example.comsip:chatlist2@example.comsip:chatlist42@example.comsip:chatlistabc@example.comsip:chatlist!1@example.com

2.5 SIM, USIM và ISIM trong 3GPP

UICC (Universal Integrated Circuit Card) là trung tâm trong thiết kế thiết bị đầu cuối 3GPP UICC là một thẻ thông minh có thể tháo lắp và mang theo người một cách rất đơn giản, UICC lưu trữ một số dữ liệu như thông tin đăng

ký thuê bao, mã nhận thực, sổ địa chỉ và các tin nhắn Nếu không có UICC thì thiết bị đầu cuối chỉ có thể gọi các số khẩn cấp

UICC cho phép người dùng di chuyển dễ dàng thông tin thuê bao của họ sang thiết bị mới bằng cách lắp thẻ thông minh sang thiết bị đó UICC là một khái niệm chung định nghĩa các đặc tính của thẻ thông minh

UICC có thể bao gồm một vài ứng dụng logic như SIM (Subscriber Identity Module), USIM (Universal Subscriber Identity Module) và ISIM (IP multimedia Services Identity Module) Thêm vào đó, UICC còn có thể chứa

2.5.1 SIM

SIM lưu trữ một tập hợp các tham số như thông tin đăng ký người dùng, mã nhận thực và các tin nhắn SIM là thành phần cơ bản nhất trong các thiết bị đầu cuối để người dùng có thể hòa mạng Mặc dù khái niệm UICC và SIM là

có thể thay đổi cho nhau, UICC được xem như một thẻ vật lý, trong khi đó SIM được xem như một ứng dụng đơn lẻ nằm trong UICC SIM được sử dụng rộng rãi trong các mạng di động thế hệ thứ hai, như mạng GSM

2.5.2 USIM

USIM là một ứng dụng khác nằm trong UICC USIM cung cấp một tập hợp các tham số bao gồm thông tin đăng ký thuê bao, thông tin nhận thực, phương pháp thanh toán và lưu trữ tin nhắn USIM được sử dụng để truy nhập mạng UMTS

Các thiết bị đầu cuối trong mạng chuyển mạch gói và chuyển mạch kênh cần phải có USIM để hoạt động được trong mạng di động thế hệ thứ ba Rõ ràng,

cả SIM và USIM có thể cùng tồn tại đồng thời trong UICC để thiết bị đầu cuối có thể sử dụng đồng thời mạng GSM và UMTS

2.5.3 ISIM

Một ứng dụng thứ ba có thể hiện diện trong UICC là ISIM ISIM có vai trò đặc biệt quan trọng trong IMS, bởi vì ISIM có chứa một tập hợp các thông số được sử dụng làm chứng thực người dùng, nhận dạng người dùng, cấu hình thiết bị đầu cuối hoạt động trong mạng IMS ISIM có thể tồn tại cùng SIM, USIM hoặc tất cả các ứng dụng trong cùng UICC

3 CHƯƠNG III : ĐIỀU KHIỂN PHIÊN TRONG

đi và các bộ mã hóa – giải mã dùng để mã hóa voice và hình ảnh cần gửi của người tham gia Những mô tả về phiên có những định dạng riêng Định dạng hay dùng nhất là giao thức mô tả phiên SDP (Session Description Protocol), được định nghĩa trong RFC 2327 [115] SDP đơn giản là một định dạng văn bản miêu tả các phiên multimedia Hình 3-1 là một ví dụ minh họa mô tả phiên giữa Alice và Bob SDP chứa thông tin về địa chỉ IP, số cổng mà Alice muốn nhận audio (20000) và nhận video (20002), các bộ mã hóa giải mã audio và video mà Alice hỗ trợ (0 tương ứng với luật mã hóa audio μ G.711

và 31 tương ứng với bộ mã hóa H.261) và thông tin về chủ đề của cuộc hội thoại

Hình 3-7 : Một ví dụ về mô tả phiên SDP

Như ta đã thấy ở hình trên, một mô tả SDP bao gồm hai phần thông tin về phiên và thông tin về media Thông tin về phiên trải toàn bộ phiên và xuất hiện trước dòng “m=” Năm dòng đầu tiên tương ứng với thông tin về phiên

Chúng cung cấp những thông tin về nhận dạng người dùng (v= và o=), chủ

đề của phiên (s=), địa chỉ của Alice (c=) và thời gian của phiên (t=)

Thông tin về media là luồng media cụ thể bao gồm dòng “m=” và một số lựa chọn “a=” cung cấp thông tin về luồng media Trong ví dụ hình 3-1 có hai dòng media và vì vậy có hai dòng “m=” Dòng “a=” chỉ ra luồng media ở đây

là hai chiều (các user gửi và nhận media)

Như minh họa trên hình 3-1, định dạng của tất cả các dòng SDP bao gồm dạng “kiểu = giá trị”, “kiểu” là một chữ cái Hình 3-2 chỉ ra các “kiểu” trong SDP Mặc dù SDP là một định dạng phổ biến miêu tả các phiên đa phương tiện nhưng SIP không phụ thuộc vào SDP SIP là một dạng độc lập với việc

mô tả phiên tức là SIP có thể đưa ra một mô tả phiên dùng SDP hay là bất kỳ một dạng khác

Hình 3-8 : Các kiểu trong SDP

3.1.2 Mô hình Offer/Answer

Trong ví dụ về SDP ở hình 3-1, Alice gửi một mô tả phiên đến Bob có chứa địa chỉ của Alice (bao gồm địa chỉ IP và số hiệu cổng) Tất nhiên như thế là chưa đủ để thiết lập một phiên giữa hai người Alice cũng cần phải biết địa

chỉ tương ứng của Bob SIP cung cấp phương thức trao đổi mô tả phiên giữa hai người gọi là mô hình offer/answer (được mô tả trong RFC 3264 [212]) Một trong hai người dùng (offerer) tạo ra một mô tả phiên (offer) và gửi nó tới một người dùng khác (answerer) tạo ra một mô tả phiên mới (answer) để gửi tới offerer RFC 3264 [212] đưa ra những quy định về phương cách tạo ra offer và anser Sau khi trao đổi offer/answer cả hai người sẽ có những thông tin về phiên được thiết lập Họ sẽ biết định dạng cần sử dụng và địa chỉ để truyền tải cho phiên đó Trao đổi offer/answer cũng có thể cung cấp những thông tin khác như mã và giải mã…

Hình 3-3 minh họa việc Bob gửi lại cho Alice sau khi nhận được một offer của Alice

Hình 3-9 : Mô tả phiên SDP của Bob

Địa chỉ của Bob là 192.0.0.2, số cổng nơi Bob nhận audio là 30000, số cổng nơi Bob nhận video là 30002 và Bob cũng dùng bộ mã hóa – giải mã giống Alice (G.711 μ-law và H.261) Sau khi trao đổi offer/answer cả hai có thể trao đổi về audio và video cho nhau

3.1.3 SIP và SIPS URIs

SIP nhận dạng người dùng bằng SIP URI tương tự như địa chỉ của một email, SIP URI bao gồm tên và một tên miền Thêm vào đó, SIP URI có thể chứa một số các thông số được phân cách bởi các dấu chấm phẩy

Ví dụ về SIP URIs: