Tại VNPT đã và đang cung cấp các dịch vụ mạng NGNcũng nhận thấy nhu cầu phát triển công nghệ hội tụ mạng cố định và di động trong một hạ tầng mạng thống nhất là cần thiết.. ”Hình 0.1 Kiế
Trang 1MỞ ĐẦU
IMS là một kiến trúc được thiết kế nhằm mục đích chuyểntiếp các dịch vụ đa phương tiện qua các mạng di động và IP, sử dụngcùng một loại giao thức chuẩn cho cả các dịch vụ di động cũng như
IP cố định Tại VNPT đã và đang cung cấp các dịch vụ mạng NGNcũng nhận thấy nhu cầu phát triển công nghệ hội tụ mạng cố định và
di động trong một hạ tầng mạng thống nhất là cần thiết
Với mục đích tìm hiểu, nghiên cứu về phân hệ đa phươngtiện IP trong mạng NGN và giải pháp kỹ thuật của các hãng viễnthông trên thế giới, qua đó đánh giá và đề xuất phương án triển khaiphân hệ đa phương tiện IP cho mạng viễn thông của VNPT
Luận văn gồm có 3 chương:
Chương 1: NGHIÊN CỨU KIẾN TRÚC IMS
Chương 2: CÁC DỊCH VỤ GIA TĂNG TRÊN IMS VÀ ỨNGDỤNG IMS XÂY DỰNG MẠNG HỘI TỤ
Chương 3: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP TRIỂN KHAI IMS TẠIVNPT
Chương 1 NGHIÊN CỨU KIẾN TRÚC IMS
1.1 TỔNG QUAN
1.1.1 Định nghĩa IMS
IMS (Internet Protocol Mutimedia Subsystem) là thuật ngữ:Phân hệ đa phương tiện giao thức Internet
Khái niệm IMS được định nghĩa như sau:
“IMS là kiến trúc toàn cầu, độc lập với truy nhập; điều khiển dịch vụ và kết nối dựa trên giao thức IP Kiến trúc này cho
Trang 2phép cung cấp nhiều loại dịch vụ đa phương tiện tới người dùng thông qua các giao thức thông dụng trên Internet ”
Hình 0.1 Kiến trúc IMS hỗ trợ sự hội tụ di động và cố định
1.1.2 Tiến trình chuẩn hóa IMS
Tháng 3 năm 2002 IMS được giới thiệu trong phiên bảnRelease 5 của 3GPP được giả định là một cấu trúc chuẩn hoá truynhập không giới hạn trên nền IP, có khả năng hoạt động thích ứngvới các mạng số liệu và thoại hiện có với hình thức truy nhập cố định
và di động Tiếp theo phiên bản Release 5, phiên bản Release 6 đượcchuẩn hóa vào tháng 3 năm 2005, Release 7 được hoàn thành năm
2007 Năm 2008, Release 8, Release 9 lần lượt ra mắt và được chuẩnhóa với nhiều tính năng hỗ trợ thoại, WiMAX và LTE
1.1.3 Lợi ích của IMS
Một trong những mục đích đầu tiên của IMS là giúp cho việcquản lý mạng trở nên dễ dàng hơn bằng cách tách biệt chức năngđiều khiển và chức năng vận tải thông tin
Trang 3IMS cho phép người dùng có thể sử dụng một hay nhiều loạithiết bị khác nhau, di chuyển từ mạng này sang mạng khác mà vẫn cóthể dùng cùng một dịch vụ.
Kiến trúc IMS cung cấp nhiều giá trị gia tăng cho nhà cungcấp mạng, người phát triển ứng dụng, người cung cấp dịch vụ cũngnhư người sử dụng các thiết bị đầu cuối
1.1.4 Động lực triển khai NGN-IMS
Với mạng chuyển mạch gói cho phép tách biệt tầng truyềntải và tầng điều khiển Mạng truyền tải dựa trên công nghệ IP, vớikhả năng hỗ trợ cho tất cả các loại dịch vụ, sử dụng công nghệ MPLS
để đảm bảo chất lượng dịch vụ
Các doanh nghiệp kinh doanh dịch vụ viễn thông nên tậptrung đầu tư xây dựng kiến trúc mạng NGN nhằm :
a) Đầu tư vào NGN để tiếp kiệm chi phí
b) Đầu tư để tăng doanh thu thông qua việc cung cấp các dịch
vụ mới
Việc triển khai NGN-IMS mở rộng khả năng cung cấp dịch
vụ cho nhiều khách hàng mà không bị giới hạn công nghệ truy nhập,địa lý
1.2 CÁC YÊU CẦU KÝ THUẬT TRONG HỆ THỐNG MẠNG
3GPP đưa ra 6 yêu cầu cơ bản cho mạng lõi IMS như sau:
Trang 4Chương 1 Thiết lập các phiên đa phương tiện IP.
Chương 2 Quản lý đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS
Trang 51 Nhóm định tuyến và quản lý phiên (CSCFs)
2 Nhóm cơ sở dữ liệu (HSS, SLF)
3 Nhóm các chức năng dịch vụ (server ứng dụng, MRFC,MRFP)
4 Nhóm các chức năng tương tác mạng (BGCF, MGCF,IMS-MGW, SGW)
5 Nhóm các chức năng hỗ trợ (PDF , SEG, TIHG)
6 Nhóm tính cước
1.3.1 Chức năng điều khiển phiên cuộc gọi CSCF
Có ba thực thể được định nghĩa và chịu trách nhiệm cho điềukhiển phiên cuộc gọi:
- P-CSCF chức năng điều khiển phiên cuộc gọi uỷ quyền
- I-CSCF chức năng điều khiển phiên cuộc gọi tương tác
- S-CSCF chức năng điều khiển phiên cuộc gọi phục vụ
- P-CSCF cũng tham gia vào quá trình tính cước dịch vụ
1.3.2 Cơ sở dữ liệu
Có hai cơ sở dữ liệu trong IMS đó là: HSS và SLF (server thuêbao thường trú và chức năng định vị thê bao) HSS là số liệu chínhlưu trữ toàn bộ thuê bao, số liệu liên quan tới dịch vụ của IMS Dữliệu chính được lưu trữ trong HSS gồm nhận dạng người dùng, thôngtin đăng ký, tham số truy nhập và thông tin service-triggering
1.3.3 Các chức năng dịch vụ
1.3.3.1 Chức năng của AS
AS là thuật ngữ được dùng chung để chỉ AS SIP, server có khảnăng phục vụ OSA và chức năng chuyển mạch dịch vụ đa phươngtiện IP camel (IM-SSF)
Các dịch vụ được cung cấp trên một AS được nhận ra bởi cácnhận dạng dịch vụ (service identifiers) tương đương như đánh địa chỉ
Trang 6cho dịch vụ Phù hợp với các chỉ mục trong HSS nơi mà người dùng
đã đăng ký Điều này làm cho S-CSCF định tuyến chính xác tới ASyêu cầu
1.3.3.2 Các chức năng tài nguyên phương tiện- MRF
MRFC và MRFP kết hợp với nhau để cung cấp các dịch vụbear như: thoại hội nghị, tạo tone, văn bản chuyển thành thoại, pháthiện tone, nhận dạng thoại tự động ASR, fax, điều khiển kết nối vàthông báo MRFC làm nhiệm vụ xử lý truyền thông SIP tới và từ S-CSCF và điều khiển MRFP MRFP đáp trả lại bằng cung cấp tàinguyên lớp người dùng mà được yêu cầu và chỉ đạo bởi MRFC
1.3.4 Các chức năng tương tác mạng
1.3.4.1 Chức năng điều khiển cổng phương tiện – MGCF
Chức năng này được đưa ra là do nó cung cấp chức năng truynhập vào miền IP/SIP mặc dù nó thực sự không được xem như là bộphận của IMS MGCF cung cấp kết nối vào mạng PSTN, cung cấpchức năng cổng giữa báo hiệu số 7 và IP/SIP
1.3.4.2 Cổng báo hiệu – SGW
SGW (signalling gateway) giao tiếp với mặt báo hiệu của mạng CS thực hiện sự chuyển đổi giao thức tầng thấp hơn Vì vậy SGW chuyển đổi ISUP hay BICC trên MTP sang ISUP hay BICC trên SCTP/IP
1.3.4.3 Cổng phương tiện – MGW
Giao tiếp trên mặt phương tiện của mạng CS một giao tiếpnhận hoặc phát phương tiện media IMS trên giao thức RTP giao tiếpcòn lại nhận hoặc phát các tham slot PCM kết nối tới mạng CS.Ngoài ra nó có thể thêm chức năng chuyển đổi mã khi đầu cuối IMSkhông hỗ trợ mã hoá được dùng bởi mạng CS
Trang 71.3.4.4 Chức năng điều khiển cổng ranh giới – BGCF
Hoạt động giống MGCF nhưng nó được dùng để kết nối tớinhà cung cấp dịch vụ khác Nó cung cấp chức năng cổng giữa haimạng của hai nhà cung cấp, vì tính bảo mật nên nó chỉ được kết nốitới BGCF của nhà cung cấp mạng khác BGCF kết nối trực tiếp vớiS-CSCF trong chính miền mạng của nó để nhận bản tin định tuyếntrực tiếp từ S-CSCF
1.3.5 Các chức năng hỗ trợ
1.3.5.1 Chức năng quyết định chính sách – PDF
Chịu trách nhiệm đưa ra các quyết định dựa trên thông tin liênquan tới phương tiện và phiên có được từ P-CSCF Nó hoạt độnggiống như điểm quyết định chính sách cho điều khiển SBLP
1.3.5.2 Gateway bảo vệ - SEG
Bảo vệ lưu lượng mặt điều khiển giữa các miền bảo mật, lưulượng sẽ chuyển qua một gateway bảo vệ trước khi đi vào hay rakhỏi miền bảo mật Miền bảo mật được xem như một mạng mà đượcquản lý bởi một nhà quản trị mạng duy nhất SEG được đặt ở ranhgiới giữa hai miền bảo mật và nó ép buộc chính sách bảo mật giữahai mạng Nhà khai thác mạng có thể có nhiều SEG để dự phònghoặc làm tăng năng lực mạng
1.3.5.3 Chức năng THIG
Được sử dụng để ẩn đi cấu hình, khả năng và topology củamạng từ mạng bên ngoài Thường chức năng này được đặt trong I-CSCF
1.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG
Trên đây chúng ta đã có cái nhìn khái quát về kiến trúc IMS:Quá trình hình thành phát triển, các yêu cầu kỹ thuật trong hệ thốngmạng và các thành phần chức năng trong kiến trúc IMS Ở chương
Trang 8tiếp theo chúng ta sẽ tìm hiểu về các dịch vụ gia tăng trên IMS vàứng dụng IMS xây dựng mạng viễn thông hội tụ.
Chương 2 CÁC DỊCH VỤ GIA TĂNG TRÊN NỀN IMS VÀ ỨNG
DỤNG IMS XÂY DỰNG MẠNG HỘI TỤ 2.1 CÁC DỊCH VỤ GIA TĂNG TRÊN IMS
2.1.1 Dịch vụ hiển thị
Dịch vụ hiển thị nâng cao chất lượng nhắn tin, được sử dụngtrong rất nhiều ứng dụng và dịch vụ khác Dịch vụ hiển thị sẽ là tráitim của tất cả liên lạc và là cách thức hỗ trợ chức năng mới cho điệnthoại Dịch vụ hiển thị cũng là cơ hội kinh doanh có lợi nhuận cho cảnhà vận hành mạng và nhà cung cấp dịch vụ
2.1.2 Dịch vụ nhắn tin
+ Nhắn tin tức thì: người gửi mong rằng việc phân phối tin
nhắn ngay lập tức trong thời gian thực (gần như vậy)
+ Nhắn tin phân phối trễ: người gửi mong rằng mạng có
thể phân phối tin nhắn sớm nhất có thể cho người nhận khi họ có giátrị
+ Nhắn tin theo phiên: Người gửi và người nhận mong đợi
việc phân phối tin nhắn trong thời gian gần thực
2.1.3 Dịch vụ Push to talk
Push to talk hay còn gọi là đàm thoại là dịch vụ cho phépthông tin thoại theo phương thức truyền đơn công điểm tới điểm hoặcđiểm tới nhiều điểm Các phiên Push to talk thông tin theo mộtđường: một bên nói và bên kia nghe
Trang 92.1.4 Dịch vụ hội nghị
Dịch vụ hội nghị là dịch vụ hội thoại giữa nhiều cá nhântham gia Có nhiều loại hội nghị khác nhau Hội nghị không chỉ giớihạn có dạng thoại tham gia mà còn cho cả video và văn bản; nhờ thếngười tham gia hội nghị ngoài việc thông tin thoại, họ còn có thểnhìn thấy nhau hoặc gửi văn bản cho nhau
2.1.5 Dịch vụ quản lý nhóm
Quản lý nhóm là dịch vụ cho phép các user lưu trữ dữ liệudịch vụ trên mạng nhà cung cấp dịch vụ Dữ liệu này có thể đượcuser tạo ra, thay đổi hoặc xóa đi Dữ liệu ở đây là bất cứ dữ liệu nàocần cho user hoàn thành dịch vụ Ví dụ như buddu list (các danh sáchhiển thị) và các danh sách trao quyền hiện tại
2.2 Ứng dụng IMS xây dựng mạng hội tụ
Mạng hội tụ cố định/di động cho phép thuê bao di động cóthể chuyển vùng ra ngoài vùng phục vụ của mạng di động mà vẫn cókhả năng truy nhập các dịch vụ cung cấp trong mạng thường trú.Mạng hội tụ FMC tạo cơ hội cho phép mở rộng phạm vi và vùngphục vụ của các dịch vụ mà các mạng trước đó không thể thực hiệnđược
2.2.1 Các đường biên hội tụ
Cách thức thực hiện các tính năng FMC được xác định bởi vịtrí các chức năng hội tụ trong kiến trúc NGN tổng thể Những đườngbiên hội tụ được thể hiện trong hình 2.1 như sau:
Trang 10Đối với mạng di động, các công nghệ mạng sau đây có thểđược sử dụng để thực hiện việc hội tụ với mạng cố định:
Core Network (IP routers, GGSN/SGSN, CL4/5 Circuit Switches, MSC)
Converged Session Control (IMS Core)
Converged Service Delivery Platform and Services (Voice, messaging, Presence, Multimedia, VPN, corporate apps, etc.)
Converged = Same look and feel, same device, fixed or mobile Convergence – Not Physically Possible Possible Convergence Boundary A Possible Convergence Boundary B Converged = IMS ISC Interface
Device Convergence
Network Convergence
Service Convergence
Trang 11Mạng cố định có thể được phân thành 3 loại công nghệ truynhập cố định sau đây, có thể thực hiện hội tụ với mạng di động:
2.2.4 Cấu trúc FMC dựa trên IMS
Cấu trúc FMC dựa trên IMS được cho trên Hình 2.3 Cấutrúc này được xây dựng với giả thiết rằng: một nền tảng dịch vụ IMSchung được thực hiện để cung cấp các dịch vụ cả mạng cố định và diđộng
Trang 12ình 2.3 Cấu trúc FMC dựa trên IMS
Trong vấn đề hội tụ cố định di động, chúng ta cũng cần phântích cấu trúc hỗ trợ tính liên tục dịch vụ giữa mạng chuyển mạch góiđiều khiển bởi IMS với các mạng di động chuyển mạch kênh Cấutrúc yêu cầu các chức năng hội tụ PS/CS điển hình để kết nối giữamạng điều khiển bởi IMS với mạng CS
2.2.5 Nguyên lý hoạt động chung của hệ thống FMC dựa trên
IMS
2.2.5.1 Mô hình tham chiếu
Mục tiêu lâu dài của FMC là cung cấp cho thuê bao các dịch
vụ không hạn chế trong môi trường truy nhập mạng cố định và diđộng Hình 2.4 mô tả các miền mạng cho cả mạng cố định và di động
để thể hiện các mức hội tụ khác nhau
fixed CS AN
PS/CS Conver- gence IMS Convergence
PS core Convergence
Service transfer
Trang 13Hình 2.4 Mô hình tham chiếu cấu trúc FMC dựa trên IMS
Miền truyền tải truy nhập (Access Transport) hỗ trợ kết nốigiữa miền thiết bị đầu cuối thuê bao (User Equipment Domain) vớimiền truyền tải lõi (Core Transport Domain) độc lập với công nghệtruy nhập
Miền truyền tải lõi (Core Transport Domain) cũng phải chứachức năng quản lý di động để hỗ trợ tính di động giữa các miền truynhập khác nhau
Điều khiển phiên kết nối giữa thiết bị đầu cuối thuê bao vớicác mạng khác được hỗ trợ bởi miền điều khiển phiên (SectionControl Domain) – miền này chứa các chức năng hỗ trợ dịch vụ vị trí
và dịch vụ hiển thị
Miền dịch vụ ứng dụng (Application Service Domain) chứacác chức năng hỗ trợ các dịch vụ thông tin và nhắn tin được xâydựng bên trên các dịch vụ điều khiển phiên
Access Transport Domain
Radio/wired Access Domain
Access Aggregation Domain
User
Equipment
Domain
Other Networks
Session Control Domain (IMS Core)
Application Service Domain
3 nd Party Applications
Core Transport Domain
Trang 142.2.5.2 Chức năng FMC và điểm hội tụ
Chức năng FMC có thể được coi là một phần tử mạng điềukhiển điểm hội tụ Các điểm hội tụ mạng có thể khác nhau tùy theotừng nhà khai thác, phụ thuộc vào trạng thái của mạng hiện tại (mạng
di động, mạng cố định, mạng CS, mạng PS…)
2.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG
Tại chương 2 chúng ta đã có cái nhìn khái quát các dịch vụgia tăng triển khai trên IMS và ứng dụng IMS cho việc xây dựngmạng hội tụ để hình thành nên hạ tầng thông tin duy nhất, dựa trêncông nghệ chuyển mạch gói nên nó cho phép triển khai các dịch vụmột cách nhanh chóng và đa dạng, đáp ứng sự hội tụ giữa thông tinthoại, truyền dữ liệu và Internet, giữa cố định và di động Ở chươngtiếp theo chúng ta sẽ nghiên cứu về các giải pháp triển khai IMS tạiVNPT
Chương 3 NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP TRIỂN KHAI IMS TẠI
VNPT
Trong mạng viễn thông hiện tại, các công nghệ được sử dụngchủ yếu bao gồm: chuyển mạch kênh, chuyển mạch gói, chuyểnmạch bản tin, công nghệ ATM, chuyển mạch khung, mạng số đa dịch
vụ tích hợp ISDN, Fast Ethernet, Token ring, các dịch vụ số liệuphân tán dựa trên cáp quang FDDI Bên cạnh đó, các công nghệ mớicũng đã được áp dụng hiện nay như: SONET/SDH, xDSL và B-ISDN, các công nghệ truy nhập vô tuyến như CDMA, TDMA,FDMA, Wifi, Wimax, …
Trang 15Các công nghệ trên đây đều có những giải pháp kĩ thuật vànhững hệ thống hỗ trợ trên chính hệ thống của mình Khi có nhiềucông nghệ mạng sẽ dẫn đến tăng trưởng các phần tử mạng và do vậy
sẽ làm tăng sự phức tạp trong đồng bộ và công tác quản lí, hơn nữacác nhà khai thác mạng khác nhau lại sử dụng các công nghệ và cácchuẩn khác nhau do vậy dẫn đến việc tồn tại nhiều mạng riêng rẽ
3.2 PHÂN TÍCH TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI IMS TRÊN THẾ GIỚI
3.2.1 Kinh nghiệm triển khai IMS của các nhà khai thác viễn thông trên thế giới
Phân tích kinh nghiệm triển khai IMS của một số nhà khaithác lớn như:
- Far EasTone Telecommunications Co Ltd
- TDC
- Telefonica
- Com Hem
3.3.2 Hướng phát triển IMS trên thế giới
Triển khai một cách tuần tự: xu hướng này được thực hiệnđối với những nhà khai thác đã triển khai softswich
Triển khai kiến trúc FMC: một số nhà khai thác thử nghiệmFMC cho một dịch vụ, ứng dụng cụ thể
3.3 Giải pháp cung cấp dịch vụ và triển khai IMS của các hãng
Giải pháp của Alcatel Lucent
Giải pháp của Ericsson
Giải pháp của Nokia Siemens
Trang 163.4 ĐÁNH GIÁ GIẢI PHÁP, LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN TRIỂN KHAI IMS TẠI VNPT
3.4.1 Nhận xét, đánh giá giải pháp
Nhìn chung, các hãng đều có sản phẩm, thiết bị và giải pháp
cụ thể
Huawei khuyến nghị không nên triển khai ngay cấu trúc IMS
mà bắt đầu cung cấp dịch vụ băng rộng với Softswitch
Các hãng này đều có giải pháp nâng cấp phần cứng và phầnmềm của Softswitch khi cần chuyển đổi lên cấu trúc IMS
Về các sản phẩm, thiết bị IMS, đa số các hãng có các thiết bịtuân thủ tiêu chuẩn của 3GPP, TISPAN
Qua phân tích giải pháp của các hãng nhận thấy các giảipháp IMS có một số đặc điểm như sau:
- Cấu hình đầy đủ IMS tuân thủ theo kiến trúc, cơ chế hoạtđộng, giao diện, giao thức xác định trong TISPAN và 3GPP
- Có khả năng triển khai theo nhiều phương thức phù hợp vớiyêu cầu của nhà khai thác
- Chưa giải pháp nào hoàn thiện 100% theo các tiêu chuẩn đãban hành, các hãng đều đang tiếp tục phát triển giải pháp
- Phần cơ chế giao tiếp với lớp truyền tải để áp đặt đảm bảochất lượng QoS vẫn còn chưa được hoàn thiện
- Giải pháp chuyển đổi đấu nối cũ sang hệ thống mới nhìnchung chỉ chắc chắn hỗ trợ các thiết bị TDM của hãng
- Các hãng có các tích hợp chức năng IMS vào các thiết bị vật
lý khác nhau
- Ericsson mạnh về tương tác với các hệ thống di động Trongkhi đó Acatel Lucent, Huawai, Nokia Siemens hỗ trợ tốt hơncho mạng cố định
