phân hệ đa phương tiện ims và dịch vụ ứng dụng phát triển

TÓM TẮT NỘI DUNGNội dung của tài liệu bao gồm:  Chương 1: Tổng quan về IMS  Chương 2: Kiến trúc phân hệ và các giao thức trong IMS  Chương 3: Các loại dịch vụ ứng dụng phát triển dựa

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

Hà Nội, ngày 21 tháng 2 năm 2014.

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm qua xu hướng hội tụ mạng Internet, mạng di động và mạngPSTN đang là vấn đề được quan tâm hàng đầu trong lĩnh vực thông tin liên lạc Nhiềukiến trúc mới đã ra đời trong quá trình phát triên hợp nhât các mạng với mục đích tạo

ra một mạng IP duy nhất

Phân hệ IP Multimedia Subsystem (IMS) là một trong những kiến trúc đã ra đờitrong xu thế phát triển đó IMS trở thành một phân hệ trong mô hình mạng thế hệ mới(NGN) của tất cả các hãng sản xuất các thiết bị viễn thông và các tô chức chuan hóatrên thế giới Với IMS, người dùng có thể liên lạc khắp mọi nơi nhờ tính di động củamạng 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, làmột phân hệ không thể thiếu trong kiến trúc NGN

Mục tiêu của đề tài này là tìm hiêu tổng quan về IMS, kiến trúc phân hệ và cácdịch vụ ứng dụng tiềm năng có thể được triển khai trong đó, phân tích những ưunhược điểm và khả năng triển khai IMS trong NGN, qua đó có thể hiểu và thấy đượctầm quan trọng của phân hệ IMS trong kiến trúc mạng tương lai

TÓM TẮT NỘI DUNG

Nội dung của tài liệu bao gồm:

 Chương 1: Tổng quan về IMS

 Chương 2: Kiến trúc phân hệ và các giao thức trong IMS

 Chương 3: Các loại dịch vụ ứng dụng phát triển dựa trên IMS

 Chương 4: Thách thức kỹ thuật, các vấn đề mở rộng và nghiên cứu trong tương lai

 Chương 5: Kết luận

Do quá trình thực hiện bài viết chỉ dựa trên lý thuyết và tìm hiểu tài liệu, chưa được tiếp xúc thực tế và không có các mô hình thực tiễn để tiếp cận và còn hạn chế vềmặt thời gian nên nhiều vấn đề chưa thể trình bày rõ và chắc chắn không tránh khỏi nhũng thiếu sót Rất mong được sự ủng hộ và đóng góp ý kiến của thầy giáo và các bạn để bài viết được hoàn chỉnh hơn Xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 2 năm 2014

Nhóm 7 Chuyên Đề Lớp D10VT4

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU I TÓM TẮT NỘI DUNG II MỤC LỤC III DANH MỤC HÌNH VẼ V DANH MỤC BẢNG BIỂU VI

TỪ VIẾT TẮT VÀ KÍ TỰ VII

CHƯƠNG 1: CHƯƠNG 1 1

1.1 MỤC 1.1 1

1.1.1 Muc 1.1.1 2

1.2 MỤC 1.2 2

1.2.1 Mục 1.2.1 2

1.3 TÓM TẮT CHƯƠNG 1 2

CHƯƠNG 2: CHƯƠNG 2 1

2.1 MỤC 2.1 1

2.1.1 Muc 2.1.1 1

2.2 MỤC 2.2 1

2.2.1 Mục 2.2.1 1

2.3 TÓM TẮT CHƯƠNG 2 1

CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN 4

3.1 MỤC 3.1 4

TÀI LIỆU THAM KHẢO 5

PHỤ LỤC 6

DANH MỤC CHỦ ĐỀ 7

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Mẫu Hình vẽ 2

biến môi trường 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ IMS1.1 Lịch sử phát triển IMS

IMS là một kiến trúc xuất hiện đầu tiên trong giải pháp phát triển các mạng 2Glên mạng 3G Hệ thống toàn cầu cho thong tin di động (GSM) được chuẩn hóa hoàntoàn bởi Viện các chuẩn viễn thông Châu Âu (ETSI) vào năm 1998 ETSI cũng địnhnghĩa kiến trúc mạng GPRS Cùng năm đó, 3GPP cũng đưa ra hệ thống thông tin diđộng thế hệ thứ ba bao gồm: các mạng đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng(WCDMA), đa truy nhập vô tuyến phân chia mã/ phân chia theo thời gian (TD-CDMA) và giải pháp mạng lõi GSM Hầu hết công việc và lý thuyết nền tảng của3GPP đưa ra là Release 99 [3GPP R99]

3GPP Release 99 [3GPP R99]

Release IMS đầu tiên được đưa ra vào tháng 12 -1999, nhưng mãi tới tháng

3-2001 mới được hoàn thiện hoàn toàn về cả chức năng cũng như những lý thuyết cơbản Sở dĩ Release 99 được hoàn thiện nhanh chóng như vậy là vì việc chuẩn hóađược phân chia giữa hai tổ chức: 3GPP và ETSI SMG Trong đó, 3Gpp chịu tráchnhiệm phát triển các dịch vụ, kiến trúc hệ thống, truy nhập vô tuyến WCDMA, TD-CDMA và mạng lõi chung còn ETSI SMG chịu trách nhiệm phát triển truy nhập vôtuyến với tốc độ dữ liệu tăng cường cho tiến trình toàn cầu (EDGE)/GSM

Truy nhập vô tuyến WCDMA là sự tăng cường có ý nghĩa quan trọng nhất cho

hệ thống 3G dựa trên GSM trong R99 Ngoài ra WCDMA thì UTRAN (mạng truy

nhập vô tuyến mặt đất UMTS) cũng đã đưa ra giao diện Iu Giao diện này so với cácgiao diện Gb và A có hai sự khác nhau đó là: tốc độ chuyển mã cho Iu được thực hiệntrong mạng lõi còn trong GSM được thực hiện chức năng logic BTS (trạm thu phátgốc); trong quá trình mật mã và quản lý tính di động mức tế bào cho giao diện Iu đượcthực hiện trong bộ điều khiển mạng vô tuyến (RNC) còn trong GSM chúng được thựchiện trong nút hỗ trợ GPRS phục vụ (SGSN) cho các dịch vụ GPRS.

Kiến trúc dịch vụ mở (OSA) được đưa ra để tạo dịch vụ Mục tiêu của khíacạnh dịch vụ là dừng chuẩn hóa các dịch vụ mới và tập trung vào phát triển khả năngdịch vụ hiện tại

3GPP Release 4

Sau Release 1999, 3GPP đã bắt đầu đưa ra Release 2000 vơi khái niệm IP, sau

đó đổi thành IMS IMS không thể được hoàn thành trong năm 2000, Do đó, Release

2000 được chia thành Release 4 và Release 5

Release 4 được đưa ra vào tháng 3 năm 2001 và được hoàn thành mà chưa cóIMS Các chức năng mới có ý nghĩa quan trong trong Release 4 của 3GPP là: kháiniệm MSC Server-MGW, các giao thức mạng lõi truyền tải IP, phần tử tăng cườngcác tín hiệu quyết định đường truyền – LCS (Line Conditioning Signals) cho UTRAN

và truyền tin đa phương tiện và mặt bằng người dung Gb truyền tải IP

3GPP Release 5 và Release 6

Cuối cùng R5 đã đưa IMS vào như một trong các chuẩn của 3GPP IMS hỗ trợkiến trúc dựa trên truy cập IP độc lập mà tương tác với các mạng thoại và dữ liệu hiệntại cho cả người dùng cố định (ví dụ như PSTN, ISDN, Internet) và di động ( ví dụnhư GSM, CDMA) Kiến trúc IMS thiết lập truyền thông IP peer-to-peer cho tất cảcác loại client với Qos yêu cầu Ngoài sự quản lý phiên, kiến trúc IMS bổ xung cácchức năng cần thiết cho việc hoàn thành phân phối dịch vụ (ví dụ như đăng ký, anninh, cước phí, điều khiển kênh mang, chuyển vùng) Nói chung, IMS sẽ hình thànhtrái tim của mạng lõi IP

R5 được hoàn thành bởi 3GPP vào tháng 3 năm 2002 nhưng nhiều đặc tínhchưa được hoàn thiện và bị trì hoãn sang Release tiếp theo – R6 Nội dung công việctiếp tục được hoàn thiện và 21 tháng sau đã có một số thay đổi thể hiện trong R5 IMS

R6 IMS sẽ bổ xung thiếu sót trong R5 IMS và đưa ra các đặc tính mới R6được hoàn thành vào năm 2004 Chỉ ra một số đặc tính quan trọng của R5 và các thuậtngữ trì hoãn trong R6 cho thấy 3GPP đã định nghĩa một kiến trúc cho các dịch vụ đaphương tiện IP dựa trên SIP Nó bao gồm chức năng của các phần tử logic, các phần

tử kết nối, giao thức lựa chọn và các thủ tục

Điều quan trọng thực sự chính là tối ưu cho việc thiết kế môi trường truyềnthông di động theo mẫu nhận thực và trao quyền người dùng dựa trên các quy tắc xácđịnh, nhận dạng tính di động tại giao diện mạng - người dùng cho việc nén các bảntin, an ninh và các cơ chế điều khiển chính sách SIP cho phép phát hiện tổn thất vàkhôi phục vô tuyến Hơn nữa, các khía cạnh quan trọng từ cái nhìn của nhà khai thác

là việc đánh địa chỉ trong khi triển khái kiến trúc, như khung tính cước và điều khiểndịch vụ và chính sách.

1.2 Chuyển mạch gói: Từ VoIP tới IMS

Thời đại của các dịch vụ CS voice cũ được cung cấp bởi cả PSTN cố định vàmạng điện thoại di động không dây đang phát triển theo hướng môi trường PS Kỷnguyên mới này đã được bắt đầu với sự ra đời của công nghệ VoIP, mà ban đầu đượcdựa trên hai giải pháp phổ biến, cụ thể là giao thức H.323 của ITU và trên SIP củaIETF Cả hai dựa trên RTP vì lợi ích của việc duy trì thời gian thực thông tin liên lạcbằng tương tác giọng nói VoIP đã được giới thiệu vào đầu năm 1995 và một lần nữa,

nó dựa trên bộ giao thức H.323 có nguồn gốc từ ISDN của ITU, mặc dù công nghệISDN về cơ bản đã được loại bỏ VoIP dựa trên H.323 ban đầu thu hút mói quan tâmlớn cho tới khoảng năm 2000 Mặt khác, SIP dựa trên triết lý Internet từ '' đầu '', bướcđầu đã được công bố như là một dự thảo Internet bởi IETF vào năm 1996, với RFCđầu tiên đánh số như 2543 vào năm 1999, phát triển thành RFC 3261 đến năm 2002 SIP là một giao thức báo hiệu linh hoạt có thể hỗ trợ kiến trúc hệ thống khác nhau.Trong cùng năm đó , các tiêu chuẩn IMS đầu tiên xuất hiện như một phần của 3GPPRelease 5 IMS sử dụng SIP như giao thức báo hiệu chính cho điều khiển cuộc gọi

Điều quan trọng cần lưu ý là IMS có thể được kết hợp với công nghệ truyền tải

đa dạng, chẳng hạn bây giờ phổ biến như DSL và các phiên bản tốc độ cao hơn cho cơ

sở hạ tầng đồng, và DOCSIS cho cơ sở hạ tầng CATV IMS cũng có thể được kết hợpvới cả các công nghệ truyền tải dữ liệu điện thoại di động cũ, chẳng hạn như GPRS,EDGE, EVDO, và UMTS, và với hệ thống mới hơn gần đây HSPA, hệ thống 3GPPLTE , WIMAX, WLAN đa dạng hoặc thậm chí trên các mạng truyền hình vệ tinh.Tóm lại, IMS tạo điều kiện cho quá trình chuyển đổi từ CS để thông tin liên lạc PS, vìthế, hứa hẹn lợi ích của các dịch vụ giá trị gia tăng mới phát triển mạnh mẽ

Để hỗ trợ các dịch vụ, IMS cung cấp một loạt các khối dịch vụ, trong đó baogồm, ngoài các dịch vụ thoại, quản lý cộng đồng/nhóm cổ điển trong các hình thứcquản lý tài liệu ML-based, việc cung cấp phong phú các dịch vụ đa phương tiện và tinnhắn dựa trên địa điểm(location-based), sự hỗ trợ của một cuốn sách địa chỉ trênmạng(networked address book), lưu trữ hồ sơ người sử dụng, việc tạo ra các cổng chocác hệ thống thông tin liên lạc, vv… OMA là một trong những SDOs tạo và chuẩn hóaservice enablers dựa trên IMS All in all, IMS có thể được coi như một cơ sở hạ tầngcung cấp dịch vụ đa năng

Các dịch vụ đầu tiên được đưa ra dựa trên IMS bao gồm PoC, VoIP, chia sẻvideo và thậm chí cả IP-TV nói chung, các dịch vụ đầu tiên được cung cấp trên thịtrường tiêu dùng là dịch vụ dựa trên PoC IMS cũng đóng một vai trò quan trọng trongFMC, nơi mà người dùng có thể truy cập thông qua một số điện thoại duy nhất hoặcmột thiết bị cố định dựa trên một máy tính hoặc thiết bị di động Sáng kiến RCS đạidiện cho một nỗ lực để tăng tốc độ phát triển, thử nghiệm, và giới thiệu các dịch vụtruyền thông dựa trên IMS thương mại phong phú, được phát triển bởi GSMA RCStạo thành một bộ sưu tập các ứng dụng và dịch vụ sẽ tạo điều kiện cho khả năng tươngtác, truyền thông phong phú, bao gồm cả việc cung cấp một cuốn sách dựa trên mạngđiện thoại tinh vi, tăng cường tin nhắn đa phương tiện, và làm giàu từ các cuộc gọi Từnăm 2012, người tiêu dùng đã có thể chọn sử dụng RCS hỗ trợ (thoại, video, presence,

và tin nhắn tức thời) thông tin liên lạc Hơn nữa, năm 2012 đã chứng kiến sự ra mắtcủa VoLTE di động dựa trên IMS

1.3 Ưu và nhược điểm của IMS

đa phương tiên, giàu bản sắc theo yêu cầu và sở thích của từng khách hàng, do đó tăng

sự trải nghiệm của khách hàng (customer experience)

Với IMS, nhà cung cấp mạng sẽ không chỉ làm công tác vận tải thông tin mộtcách đơn thuần mà trở thành tâm điểm trong việc phấn phối dung lượng thông tintrong mạng, đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng dịch vụ cũng nhưkịp thời thay đổi để đáp ứng các tình huống khác nhau của khách hàng

Tóm lại: IMS tạo thuận lợi cho các nhà cung cấp dịch vụ trong việc xây dựng và

triển khai các ứng dụng mới, giúp nhà cung cấp mạng giảm chi phí triển khai, vận hành và quản lý, đồng thời tăng lợi nhuận nhờ các dịch vụ mới Và cuối cùng IMS mang lại những dịch vụ mới hướng đến sự tiện nghi cho khách hàng

1.3.2 Nhược điểm

IMS đang thiếu một mô hình kinh doanh có sức thuyết phục đê các nhà cung cấpmạng chấp nhận triển khai IMS Điểm nổi bật của IMS là hướng đến một mô hìnhmạng hội tụ Tuy nhiên, điều này không dễ dàng thuyết phục một nhà cung cấp mạngtriển khai IMS Với IMS, khách hàng đăng ký với một nhà cung cấp mạng (networkoperator) có thể dùng dịch vụ của nhiều nhà cung cấp dịch vụ (service providers) khácnhau Do vậy, IMS sẽ đẫn đến sự cạnh tranh giữa nhà cung cấp mạng và những nhàcung cấp dịch vụ nội dung của thế giới Internet (Microsoft, Google ) Thay vì tăngthêm lợi nhuận nhờ các dịch vụ giá trị gia tăng, nhà cung cấp mạng có thể sẽ phải chịuthất bại trong việc cạnh tranh với các nhà cung cấp dịch vụ Do vậy, nhiều nhà cungcấp mạng đang còn rất dè dặt khi quyết định triển khai IMS Đây là một vấn đề mangtính chiến lược chứ không phải là một vấn đề về công nghệ

Về mặt kỹ thuật, một trong những điểm yếu mà nhiều người nhắc đến nhiều nhất

là tính bảo mật của IMS Trong các yếu tố về bảo mật có thể kê đến các vấn đề liên

quan đến quản lý nhận dạng người dùng bao gồm các lỗi như Call ID spoofing, ăn cắp

ID, tấn công DoS/DDoS, spam Điểm yểu bảo mật nằm ở thiết bị SIP vì nó chưa cómột cơ chế chứng nhận thực tốt như trong mạng thông tin di động tế bào (ví dụ bảomật qua SIM) Thêm vào đó là sự hội tụ giữa nhiều loại hình mạng cũng gây không ítkhó khăn trong việc quản lý bảo mật Hiện tại, Release 8 của 3GPP đang xem xét mộtcách nghiêm túc vấn đề bào mật này

IMS hướng đến hội tụ, hướng đến việc nhiều hệ thống, nhiều mạng có thể tươngvận với nhau Tuy nhiên, đây cũng chính là một khó khăn mà IMS đang gặp phải.Việc các thiết bị có nguồn gốc từ nhiều nhà sàn xuất khác nhau có thể tương vận đượcvới nhau không phải là một điều dễ dàng Bên cạnh đó, nhiều giao thức cũng chưađược chấp nhận và triển khai rộng rãi, ví dụ như trường hợp của giao thứcDIAMETER

IMS chỉ tập trung đến quản lý dịch vụ, do đó thiểu các ứng dụng “hấp dẫn”mang đặc thù riêng của IMS Đa phần các dịch vụ mà IMS hiện đang hỗ trợ đều cóthê thực hiện được không cần đến IMS (ví dụ sử dụng SIP) Hệ thống IMS khá phứctạp và chi phí đề triển khai một hệ thống như thế là không nhỏ Bên cạnh đó, hiệnchưa có giải pháp cho việc chuyển tiếp dần từ mạng hiện tại lên IMS Và một câu hỏiđặt ra là liệu các nhà cung cấp mạng có thể sử dụng lại những dịch vụ đã tồn tại màkhông cần phải thay đổi quá nhiều IMS hướng đến dịch vụ đa phương tiện, tuy nhiêntính đến thời điểm này các dịch vụ như P2P, IPTV, VPN còn chưa được tích hợp vàchuẩn hóa trên nền IMS

Mặc dù IMS nhắm đến việc đám bảo chất lượng dịch vụ nhưng việc đâm bảochất lượng dịch vụ khi chuyên đồi từ loại hình mạng này sang loại hỉnh mạng khác(trong môi trường mạng hội tụ), hay từ mạng của nhà cung cấp mạng này sang mạngcủa nhà cung cấp mạng khác vẫn còn là một vấn đế chưa được giải quyết Kiến trúcIMS thiếu một thực thể trung tâm đê quản lý tài nguyên chung Bài toán quản lý diđộng, chuyển giao giữa nhiều loại hình mạng khác nhau, cũng đặt ra những khó khănnhất định cho việc cung cấp quàn lý dịch vụ IMS

Bên cạnh các chức năng kể trên, muốn vận hành tốt IMS cần phải có các chứcnăng theo dõi, quản lý và sữa lỗi của hệ thống Trong môi trường mạng hội tụ, nếumột cuộc gọi bị rớt, chưa có một cơ chế nào để có thể xác định vị trí diễn ra lỗi(debugging)

IMS là một giải pháp hứa hẹn cho việc quản lý dịch vụ trong thể hệ mạng tiếptheo IMS là một bước đi mang tính chiến lược lâu đài của nhiều công ty và tập đoànviễn thông Trong thời gian ngắn sắp tới, sẽ còn nhiều thay đổi xoay quanh giải pháp

IMS nhằm hoàn thiện những điểm yếu của nó Tất cả những giải pháp IMS hiện tạichỉ là một giải pháp sớm (early IMS), giải pháp IMS đầy đủ (full IMS) vẫn còn đangtrong giai đoạn nghiên cứu và chuẩn hóa.

Qua những ưu và nhược điểm đã nêu ở trên ta có có tổng hợp thành bảng nhưsau:

Bảng 1.1: Ưu điểm và nhược điểm của IMS

Chuyển mạchthoại

Thoại qua mạng IPCách bình

Chương 1 đã giới thiệu tổng quan về IMS, tóm tắt được lịch sử của IMS, trình bày

về chuyển mạch gói từ VoIP cho tới IMS, những ưu điềm và những hạn chế khi sử

dụng IMS Sau đây chương 2 sẽ cho chúng ta cái nhìn tổng quan về cơ sở hạ tầng kiếntrúc của IMS.

CHƯƠNG 2: KIẾN TRÚC PHÂN HỆ VÀ CÁC GIAO THỨC

TRONG IMS Giới thiệu: IMS là một chuẩn dựa trên mạng viễn thông toàn IP mà nó sử

dụng cả mạng có dây và không dây hiện tại với sự đa dạng các dịch vụ đa phươngtiện bao gồm: audio, video, thoại, văn bàn, và dữ liệu.

2.1 Kiến trúc và chức năng các phần tử trong IMS

IMS chúng ta cần chú ý một điều ràng 3GPP không chuẩn hóa các node mà làcác chức năng Điều này có nghĩa rằng kiến trúc của IMS là sự to hợp của các chứcnăng được gắn kết với nhau thông qua các giao tiếp đã được chuẩn hóa

Kiến trúc IMS được phân thành 3 lớp : lớp dịch vụ (lớp ứng dụng), lớp điềukhiển (hay còn gọi là lớp IMS hay IMS lõi) và lớp truyền tải (hay lớp người dùng)

Hình 2.1 Kiến trúc phân lớp của IMS.

a Lớp dịch vụ: bao gồm các máy chủ ứng dụng AS (Application Server)

và các máy chủ thuê bao thường trú HSS (Home Subscriber Server)

b Lớp điều khiển: bao gồm nhiều hệ thống con trong đó có hệ thống IMS lõi.

c Lớp truyền tải: bao gồm thiết bị người dùng UE (User Equipment), các mạng truy

nhập kết nối vào mạng lõi IP Hai thực thể chức năng NASS và RACS định nghĩa bớiTISPAN có thê được xem như thuộc lớp vận tải hay thuộc lớp điêu khiên ở trên

2.1.1 Lớp dịch vụ

2.1.1.1 Máy chủ ứng dụng(Application Server-AS)

AS là một thành phần SĨP, thực hiện chức năng tiếp nhận và xử lý dịch vụ Tùythuộc vào dịch vụ thực tế mà AS hoạt động trong chế độ SIP Proxy, SIP UA hay SIPB2BUA Các AS kết nối với S-CFCS thông qua giao tiếp SIP Có 3 loại AS: SIP AS,OSA-SCS, IM-SSF Các máy chủ OSA-SCS, IM-SSF đóng vai trò làm cầu nối đêIMS giao tiếp với OSA và gsmSCF Ngoài ra các máy chù có thế được kết nối tớiHSS đê tải về hoặc gửi lên các thông tin dữ liệu của khách hàng SIP AS, OSA-SCSgiao tiếp với

HSS thông qua giao thức Diameter trong khi đó IM-SSF sử dụng giao tiếp MAP(Mobile Application Part) AS có thể đặt ớ mạng nhà hoặc ớ mạng ngoài mà nhà điềuhành mạng nhà xác nhận sự đồng ý dịch vụ

Neu AS đặt ở ngoài mạng nhà, nó không tương tác với HSS.Các AS được mô tàtheo Hình 2.2:

Hình 2.2 Các máy chứ ứng dụng IMS.

• SIP AS: Đây là AS thụ động thực hiện chức năng tiếp nhận và xử lý các dịch

vụ đa phương tiện ĨP dựa trên nền SIP

• Máy chủ tiềm trữ phục vụ OSA: OSA-SCS (Open Service Access -Servicecapability Server):

AS này cung cấp một giao tiếp đến máy chủ ứng dụng truy nhập dịch vụ mớ(OSA), thừa hưởng tất cả các tính năng của OAS đặc biệt là khả năng truy nhập bảomật tù’ các mạng bên ngoài OSA-SCS giao tiếp với máy chú ứng dụng OSA thôngqua giao diện lập trình ứng dụng APl (Application Programming Interíace)

• Chức năng chuyển mạch đa dịch vụ IP: IM-SSF (IP Multimedia ServiceSwitching Function):

Đây là máy chù ứng dụng đặc biệt cho phép IMS tái sử dụng lại dịch vụ logiccao cấp của những ứng dụng theo yêu cầu khách hàng mạng di động (CAMEL -Customized Applications for Mobile network Enhanced Logic) mà đã được phát triểntrong hệ thống GSM IM-SSF cho phép chức năng điều khiển địch vụ GSM(GMSSCF - GSM Service Control Function) thực hiện điều khiên các phiên IMS IM-SSF giao tiếp với GMSCSF thông qua giao tiếp CAP (CAMEL ApplicationPart)

2.1.1.2 Máy chủ quản lý cơ sở dữ liệu (CSDL) HSS và SLF

• Máy chủ quản lý thuê bao thường trú HSS (Home Subscriber Server) là trungtâm lưu trữ cho thông tin người dùng, nó được phát triền từ HLR (Home LocationRegister) trong hệ thống GSM HSS là một cư sở dữ liệu lưu trữ thông tin của tất cáccác thuê bao khách hàng Dữ liệu này bao gồm thông tin vị trí, thông tin bảo mật (bao

gồm cà thông tin nhận thực và cho phép), thông tin hồ sơ thuê bao (bao gồm các dịch

vụ mà người dùng đã đăng ký) và S-CSCF được phân bổ cho thuê bao

Trong một mạng IMS có the có nhiều hơn một HSS, thông thường HSS được xâydựng theo cơ chế có dvr phòng đế tránh bị mất thông tin khi có lồi xảy ra

• Chức năng định vị thuê bao SLF (Subscriber location Function) là một CSDLnhằm xác định thông tin của khách hàng đang được lưu trên HSS nào Chính vì vậyvới những mạng mà chĩ có 1 HSS thì không yêu cầu phải có SLF, tuy nhiên trongtrường hợp có nhiều HSS trong cùng một mạng, chức năng định vị người dùng SLF sẽđược thiết lập nhằm xác định HSS nào đang chứa hồ sơ cua người dùng tương ứng

Cả HSS và SLF đều lioạt động ihco giao thức Diameter với ứng dụng dành riêngcho IMS

2.1.2 Lớp lõi IMS.

Chức năng của lõi IMS là quản lý việc tạo lập phiên liên lạc và dịch vụ đa

phương tiện Các chức năng của nó bao gồm:

2.1.2.1 Chức năng điều khiển phiên gọi (CSCF - Call Session Control Function).

Chức năng này là đặc biệt cần thiết cho IMS, làm nhiệm vụ xử lý các bản tin báohiệu SIP trong hệ thống IMS CSCF có nhiệm vụ thiết lập, theo dõi, hỗ trợ và giảiphóng các phiên đa phương tiện cũng như quản lý những tương tác địch vụ của ngườidùng Tùy thuộc vào chức năng mà nhà khai thác cung cấp CSCF có 3 loại:

trong hệ thống IMS P-CSCF là điểm kết nối đầu tiên (chức năng báo hiệu) giữa cácđầu cuối IMS và mạng IMS - là điềm kết nối đầu tiên giữa hạ tầng IMS và người đùngIMS/SIP Theo quan điểm từ SIP thì P-CSCF đóng vai trò là một máy chùoutbound/inbound SIP Proxy, điều này có nghĩa rằng tất cả các yêu cầu khởi tạo phiềnđược xuất phát hoặc gửi đến một đầu cuối IMS đều phải chuyển giao qua P-CSCF sau

đó nó thực hiện chuyển tiếp các bàn tin SĨP yêu cầu và đáp ứng tới hướng tương ứng

Đê kết nối với hệ thống IMS, người dùng trước tiên phải đăng ký với P-CSCFtrong mạng mà nó đang kết nối Một P-CSCF được chĩ định cho một đầu cuối IMStrong suốt quá trình đăng ký và không thay đổi trong khoảng thời gian này Chứcnăng của P-CSCF bao gồm:

- P-CSCF nằm trên đường truyền của tất cả các thông điệp báo hiệu trong hệthống IMS Nó có khả năng kiểm tra bất kỳ thông điệp nào P-CSCF có nhiệm vụ đảmbảo chuyển tải các yêu cầu tù UE đến máy chủ SIP (ở đây là S-CSCF) cũng nhưnhững thông điệp phản hồi từ máy chủ SIP về UE, điều này ngăn chặn quá trình khởitạo các bản tin không đúng theo khuôn dạng của SIP từ các đầu cuối IMS

- P-CSCF xác thực người dùng và thiết lập kểt nối bảo mật IPSec với thiết bịIMS của người dùng Nó còn có vai trò ngăn cản các tấn công như spoofing, replay đêđảm bảo sự bảo mật và an toàn cho người dùng

- P-CSCF cũng bao gồm các chức năng nén và giài nén các bản tin SIP Cơ chếnày giúp giảm được thời gian trễ khi truyền lan các bán tin SIP trong mạng, giảmthiêu khối lượng thông tin báo hiệu truyền trên những đường truyền tốc độ thấp

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

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

- P-CSCF có thể được đặt trong mạng chủ hoặc mạng khách, đối với mạng diđộng dựa trên nền GPRS, P-CSCF luôn được đặt cùng vị trí với nút hỗ trợ cổng vào raGPRS (GGSN - Gateway GPRS Support Node)

 Serving-CSCF (CSCF) là một nút trung tâm của hệ thống báo tín hiệu IMS CSCF vận hành giống như một máy chủ SIP nhưng nó bao hàm cả chức năng quàn lýphiên dịch vụ Các chức năng chính cùa S-CSCF bao gồm:

S Tiến hành các đăng ký SIP nhằm thiết lập mối liên hệ giữa địa chỉ người dùng(địa chi IP của thiết bị) với địa chỉ SIP S-CSCF đóng vai trò như một máy chủRegistar trong hệ thong SIP, có nghĩa là S-CSCF duy trì một liên kết giữa vị trí người

dùng (như địa chỉ IP mà người dùng log vào hệ thống) và bản ghi địa chỉ SIP củangười dùng.

- S-CSCF tham gia trong tất cả các quá trình báo hiệu từ hệ thống IMS về ngườidùng Nó có thế kiếm tra bất kỳ thông điệp nào nếu muốn

- S-CSCF giữ vai trò quyết định chọn lụa AS nào sẽ cung cấp dịch vụ cho ngườidùng Nó giữ vai trò định tuyến dịch vụ thông qua việc sử dụng giải phápDNS/ENUM (Electronic Numbering)

- S-CSCF thực hiện các chính sách của nhà cung cấp dịch vụ, S-CSCF tương tácvới máy chủ AS đề yêu cầu các hỗ trợ dịch vụ cho khách hàng S-CSCF liên lạc vớiHSS đê lấy thông tin, cập nhật thông tin về hồ sơ người dùng và tham gia vào quátrình tính cước dịch vụ

- S-CSCF luôn được đặt trong mạng chủ

• Interrogating-CSCF (I-CSCF) trong hệ thống mạng cùa một nhà cung cấp dịch

vụ là điểm liên lạc cho tất cả các kết nối hướng đến một UE nằm trong mạng đó Địachỉ IP của I- CSCF được chứa trong máy chủ DNS cùa hệ thống Chức năng cua I-CSCF bao gồm:

- Định tuyến thông điệp yêu cầu SIP nhận được từ một mạng khác đến S-CSCFtương ứng, Đê làm được điều này, I-CSCF sẽ liên lạc với HSS (thông quaDIAMETER) để cập nhật địa chỉ S-CSCF tương ứĩig cùa người dùng Neu như chưa

có S-CSCF nào được gán cho UE, I-CSCF sẽ tiến hành gán một S-CSCF cho ngườidùng để nó xử lý yêu cầu STP

- Ngược lại, I-CSCF sẽ định tuyến thông điệp yêu cầu SIP hoặc thông điệp trảlời SIP đến một S-CSCF/I-CSCF nằm trong mạng của một nhà cung cấp dịch vụ khác

- I-CSCF còn mã hoá các phần cùa các thông điệp SIP mà chứa các thông tinnhạy cảm về vùng như: số lượng server trong vùng, tên DNS hay dung lượng củachúng Chức nãng này còn được gọi là THIG, nó thường không được triển khai bởihầu hết các mạng

- T-CSCF thường đặt trong mạng chủ.Trong một vài trường hợp đặc biệt CSCF có tính năng THIG) nó có thể được đật ở một mạng khách

(I-2.1.2.2 Chức năng điều khiển cổng vào ra BGCF

Chức năng điều khiển cổng vào ra (MGCF ( Media Gateway Control Function)

có nhiệm vụ quản lý công phương tiện, bao hàm các chức năng như: liên lạc với CSCF đế quản lý các cuộc gọi trên kênh phương tiện, làm trung gian chuyển đổi

S-(conversion) giữa giao thức báo hiệu ĨSUP và SIP MGCF quản lý một hay nhiều MGW (IP Multimedia-Media Gateway) IM-MGW sẽ tương tác với MGCF đế quản

IM-lý tài nguyên IM-MGW đóng vai trò là điểm chuyển đổi nội dung đa phương tiệngiữa mạng chuyến nối gói và chuyển nối mạch khi thông tin truyền tử mạng này sangmạng khác GCF)

2.1.2.3 Chức năng điều khiển cổng truyền thông MGCF

MGCF ( Media Gateway Control Function) có nhiệm vụ quân lý cổng phươngtiện, bao hàm các chức nâng như: liên lạc với S-CSCF để quản lý các cuộc gọi trênkênh phươngtiện, làm trung gian chuyển đổi (conversion) giữa giao thức báo hiệuISUP và SIP MGCF quản lý một hay nhiều IM-MGW (IP Multimedia-MediaGateway) IM-MGW sẽ tương tác với MGCF để quàn lý tài nguyên IM-MGW đóngvai trò là điểm chuyển đôi nội dung đa phương tiện giữa mạng chuyến nối gói vàchuyên nối mạch khi thông tin truyền từ mạng này sang mạng khác

2.1.2.4 Chức năng tài nguyên truyền thông MRF

Kiến trúc liên quan đến chức năng tài nguyên đa phuơng tiện (MRF) được thểhiện trong hình 2.4 như sau:

Hình 2.4 Kiến trúc MRF

Chức năng này cung cấp tài nguyên truyền thông trong mạng chủ với khả năngvận hành thông báo, pha trộn luồng dữ liệu, chuyển đổi các loại mã khác nhau và sápxếp dữ liệu đã được phân tích trong hệ thống IMS MRF luôn được đặt trong mạngchủ IMS

Chức nàng quăn lý tài nguyên đa phương tiện MRF (Media Resource Function) cóthe phân ra thành 2 thành phần: MRFC (Media Resource Function Controller) vàMRFP (Media Resource Function Processor)

- MRFC có vai trò quản lý tài nguyên cho các dòng dữ liệu đa phương tiện trongMRFP (Media Resource Function Processor), giải mã thông điệp đến từ máy chủ ứngdụng AS truyền qua S-CSCF, điều khiển MRFP tương ứng cũng như tham gia vàoquá trình tính cước

- MRFP đóng vai trò quan trọng Irong việc thích ứng nội dụng dịch vụ, chuyển

đổi định dạng (transcoding) nội dung.

2.1.3 Lớp truyền tải

Chúng ta xem NASS và RACF là 2 thành phần thuộc lớp vận tải Vài trò của 2thành phần này được miêu tả dưới đây:

2.1.3.1 NASS (Network Attachment Subsystem)

Chức năng chính của NASS bao gồm:

- Cung cấp một cách linh hoạt địa chỉ ĨP cũng như các thông số cấu hình khác cho

ƯE (sử dụng DHCP)

- Nhận thực người dùng trước và trong quá trình cấp phát địa chi IP

- Cấp phép cho mạng truy nhập dựa trên hồ sơ mạng

- Quân lý định vị người dùng

- Hỗ trợ quả trình di động và roaming của người dùng

2.1.3.2 RACF (Resource & Admission Control Functionality)

RACF bao gồm 2 chức năng chính là: chức năng quyết định chính sách dịch vụ PDF) và chức nãng điều khiển chấp nhận kết nối và tài nguyên truy nhập (A-RACF)

(S-• S-PDF (Serving Policy Decision Function), dưới yêu cầu cùa các ứng dụng, sẽtạo ra các quyết định về chính sách (policy) bằng việc sử dụng các luật chính sách vàchuyển những quyết định này tới A-RACF S-DPF cung cấp một cách nhìn trừutượng về các chức năng truyền tải với nội dung hay các dịch vụ ứng dụng Bằng cách

sử dụng S-DPF, việc xử lý tài nguyên sẽ trở nên độc lập với việc xử lý dịch vụ

• A-RACF (Access Resource and admission Control Function) nhận các yêu cầu

về tài nguyên QoS tù- PDF A-RACF sẽ sử dụng thông tin QoS nhận được tù’ PDF đổ quyết định chấp nhận hay không chấp nhận kết nổi A-R ACF cũng thực hiệnchức năng đặt trước tài nguyên và điều khiến các thực thế NAT/Firewall

S-2.1.3.3 PSTN/CS Gateway

PSTN gateway cung cấp giao diện đến mạng chuyển mạch kênh, cho phép cácđầu cuối IMS có thể thực hiện và nhận các cuộc gọi đến và từ PSTN (hoặc bất cứmạng chuyên mạch kênh nào)

IMS kết nối tới mạng PSTN/CS thông qua cổng giao tiếp PSTN chức năng nàyđược phân chia thành 3 chức năng nhỏ: SGW, MGCF, MGW như trong Hình 2.5