Thiết kế giao diện cập nhật thông tin qos giữa khối điều khiển thích ứng tài nguyên chung (GARC) và AS

Thiết kế giao diện cập nhật thông tin qos giữa khối điều khiển thích ứng tài nguyên chung (GARC) và AS

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

ĐỒ ÁN

TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Đề tài:

THIẾT KẾ GIAO DIỆN CẬP NHẬT QoS GIỮA

GARC VÀ AS TRONG IMS CORE

Lớp ĐT3 – K54 Giảng viên hướng dẫn: TS NGUYỄN TÀI HƯNG

Hà Nội, 5-2014

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

- - Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ và tên sinh viên: ……….………….…… Số hiệu sinh viên: ………

Khoá:……….Khoa: Điện tử - Viễn thông Ngành: ………

1 Đầu đề đồ án: ……… ………

……… ………

2 Các số liệu và dữ liệu ban đầu: ……… ……… …… ………

……….…

……… ………

3 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: ……… ….…………

……… ….

………

……… ….………

4 Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ): ……… ….…

……… ……

….………

5 Họ tên giảng viên hướng dẫn:……… ………

6 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: ……….………

7 Ngày hoàn thành đồ án: ……… ………

Ngày tháng n ăm

Sinh viên đã hoàn thành và nộp đồ án tốt nghiệp ngày tháng năm

Cán bộ phản biện

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: Số hiệu sinh viên:

Ngành: Khoá:

Giảng viên hướng dẫn:

Cán bộ phản biện:

1 Nội dung thiết kế tốt nghiệp:

2 Nhận xét của cán bộ phản biện:

Ngày tháng năm

Cán bộ phản biện

( Ký, ghi rõ họ và tên )

LỜI NÓI ĐẦU

Trong những năm qua, xu hướng hội tụ mạng Internet, mạng di động và mạng PSTN 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 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 sữ dụng những dịch vụ hấp dẫn từ mạng Internet IMS đã thực sự trở thành chìa khóa

để hơp nhất mạng di động và mạng Internet, IMS đồng thời cũng trờ thành một phân hệ trong mô hình mạng thế hệ mới (NGN) Và được chuẩn hóa bởi các tổ chức chuẩn hóa quốc tế

Song song với sự phát triển mạnh mẽ của các dịch vụ Internet cũng đặt ra nhiều vấn đề cần phải nghiên cứu và giải quyết, trong đó nổi bật nhất là vấn để chất lượng dịch vụ cho người dùng Đảm bảo chất lượng dịch vụ, quản lý tài nguyên cũng như sữ dụng lưu lượng dữ liệu thông minh trở trành mối quan tâm hàng đầu của các nhà cung cấp dịch vụ cũng như nhà điều hành mạng

Trong thời gian thực tập tại phòng lab 618 thư viện Tạ Quang Bửu để tìm hiểu về kiến trúc IMS và nghiên cứu một số công nghệ mạng trong tương lai, được

sự phân công của Tiến sĩ Nguyễn Tài Hưng em đã lựa chọn đề tài “ Thiết kế giao

di ện cập nhật thông tin QoS giữa khối Điều khiển thích ứng tài nguyên chung (GARC) và AS “.

Em xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Tài Hưng và TS Trần Thị Ngọc Lan đã giúp đỡ tận tình cho em trong thời gian làm đồ án vừa qua Tôi cũng xin chân thành gửi lời cảm ơn tới các bạn cùng nhóm nghiên cứu cũng như các bạn trong phòng lab 618 đã góp ý, giúp đỡ tôi hoàn thành tốt đồ án này

Xin chân thành cảm ơn!

TÓM TẮT ĐỒ ÁN

Trong những năm gần đây, các dịch vụ mạng ngày càng phát triển, nhiều ứng dụng cá nhân được được đưa ra, yêu cầu băng thông cao, việc vận chuyển dữ liệu gói trong mạng cũng không đồng nhất giữa các thiết bị đầu cuối, nên gây ra tình trạng quá tải, cũng như tắc nghẽn trong mạng truy cập cũng như mạng lõi, do

đó ảnh hưởng tiêu cực tới chất lượng trải nghiệm của người dùng (QoE)

Trong đề tài này tôi chỉ ra một phần thiết kế nhỏ trong hệ thống điều kiển thích ứng tài nguyên chung (GARC) Một giao diện quản lý và cập nhất chất lượng dịch vụ (QoS) từ AS tới khối điều kiển thích ứng tài nguyên chung (GARC) Từ những thông tin QoS được cập nhật, khối GARC sẽ có những quyết định chính sách xuống các thành phần mạng khác để đảm bảo chất lượng dịch vụ cho người dùng

ABSTRACTION

Today,

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 10

1.1 Tầm quan trọng của đề tài 10

1.2 Nội dung nghiên cứu 11

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN IMS 12

2.1 Kiến trúc tổng quát IMS 12

2.1.1 L ớp ứng dụng 13

2.1.1.1 Máy chủ ứng dụng 13

2.1.1.2 Cơ sở dữ liệu 13

2.1.2 L ớp điều khiển 14

2.1.2.1 Chức năng điều khiển cuộc gọi CSCF 14

2.1.2.2 Chức năng điểu khiển đa phương tiện MRF 19

2.1.3 L ớp truyền tải 20

2.1.3.1 UE 20

2.1.3.2 Giao tiếp với mạng PSTN 22

2.1.3.3 Giao tiếp với mạng GMS/GPRS 24

2.1.3.4 Giao tiếp với mạng IP 24

2.2 Định danh trong IMS 25

2.2.1 Định danh người dùng công cộng 26

2.2.2 Định danh người dùng riêng 27

2.2.3 M ối quan hệ giữa định danh công cộng và định danh riêng 28

2.2.4 Định danh dịch vụ công cộng 29

2.2.4.1 Định nghĩa PSI 29

2.2.4.2 Phân loại PSI 30

2.3 SIM, USIM và ISIM trong 3GPP 30

2.3.1 SIM. 31

2.3.2 USIM. 31

2.3.3 ISIM. 32

2.4 Một số thủ tục trong mạng IMS 32

2.4.1 Th ủ tục liên quan tới quá trình đăng ký 32

2.4.1.1 Thủ tục đăng ký 32

2.4.1.2 Thủ tục đăng ký lại 34

2.4.2 Th ủ tục xóa đăng ký 34

2.4.2.1 Thủ tục xóa đăng ký khởi tạo bởi UE 34

2.4.2.2 Thủ tục xóa đăng ký tạo bởi nhà khai thác mạng 36

2.4.3 Th ủ tục thiết lập phiên 40

2.4.3.1 Thủ tục thiết lập phiên giữa hai thuê bao mạng IMS 40

2.4.3.2 Thủ tục thiết lập phiên giữa thuê bao thuộc mạng IMS và PSTN 43

CHƯƠNG 3 GIAO THỨC SIP VÀ TRIỂN KHAI ỨNG DỤNG NIST SIP STACK 46

3.1 Giao thức SIP 46

3.1.1 T ổng quan về SIP 46

3.1.1.1 Định nghĩa SIP 46

3.1.1.2 Đặc điểm của SIP 46

3.1.1.3 Chức năng chính 48

3.1.2 Các thành ph ần chính 48

3.1.2.1 UA 48

3.1.2.2 Server 48

3.1.3 C ấu trúc bản tin SIP 54

3.1.3.1 Startline 54

3.1.3.2 Header 57

3.1.3.3 Message Body 58

3.2 NIST SIP Stack và ứng dụng JAVA 60

3.2.1 SIP Stack. 60

3.2.1.1 SIP Stack là gì 60

3.2.1.2 Chức năng của SIP Stack 60

3.2.1.3 Bản tin SIP Stack 61

3.2.2 NIST SIP Stack và tri ển khai ứng dụng 62

CHƯƠNG 4 GIAO THỨC DIAMETER VÀ KHỐI ĐIỀU KHIỂN THÍCH ỨNG TÀI NGUYÊN (GARC) 65

4.1 Giao thức DIAMETER 65

4.1.1 T ổng quan về giao thức DIAMETER 65

4.1.2 Các thành ph ần chính 66

4.1.2.1 Diameter Replay Agent 66

4.1.2.2 Diameter Proxy Agent 67

4.1.2.3 Diameter Redirect Agent 68

4.1.2.4 Diameter Translation Agent 69

4.1.3 C ấu trúc bản tin DIAMETER 69

4.1.3.1 Cấu trúc header của Diameter 69

4.1.3.1 AVP 71

4.1.4 B ảo mật trong bản tin Diameter 73

4.1.5 Ki ểm soát lỗi 73

4.1.6 K ết nối và phiên trong Diameter 74

4.1.7 D ịch vụ trong Diameter 75

4.2 Khối điều khiển thích ứng tài nguyên chung (GARC) 77

CHƯƠNG 5 THIẾT KẾ GIAO DIỆN Sh+ GIỮA GARC VÀ AS 81

5.1 Tổng quan về giao diện Sh+ 81

5.2 Các bản tin trong giao diện Sh+ 81

5.2.1 RAR/RAA (Re-Auth Request/Answer) 82

5.2.2 QIR/QIA (QoS Information Request/Answer) 83

5.2.3 SNR/SNA (Subcriber- Notifications Request/Answer). 84

5.2.4 QUR/QUA (QoS-Update-Request). 86

5.3 Định dạng các AVP trong bản tin Diameter 87

5.3.1 Origin-Host AVP. 87

5.3.2 Origin-Realm AVP. 87

5.3.3 Destination-Host AVP. 87

5.3.4 Destination-Realm AVP. 87

5.3.5 Proxy-info AVP. 88

5.3.6 Route-Record AVP. 88

5.3.7 Result-Code AVP. 88

5.3.8 Time-Stamps AVP. 88

5.3.9 Service-Specific-Info AVP. 89

5.3.10 Service-Identication AVP. 89

5.3.11 Data-Reference AVP. 89

5.3.12 SDP-Media-Name AVP. 90

5.3.13 SDP-Media-Decription AVP. 90

5.3.14 SDP-Media-Type AVP. 90

5.3.15 QoS-information AVP. 91

KẾT LUẬN 92

TÀI LIỆU THAM KHẢO 94

DANH SÁCH HÌNH VẼ DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT

DANH SÁCH BẢNG BIỂU

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU

1.1 Tầm quan trọng của đề tài

Trong xu hướng phát triển của mạng Internet hiện nay, giải pháp phát triển dài hạn một môi trường mạng dữ liệu duy nhất (LTE-Long Term Evolution) đang được chú trọng phát triển Nó là rất quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng dịch

vụ (QoS) cho vấn đề quá tải trong mạng truy nhập và mạng lõi

Thông tin (âm thanh và các dữ liệu khác) được vận chuyển trong mạng

All-ip dưới hình thức các gói tin mà không xem xét tới đặc tính của từng ứng dụng cá nhân khác nhau Yêu cầu ứng dụng khác nhau về việc vận chuyển dữ liệu gói trong mạng tồn tại do sự không đồng nhất của các ứng dụng, mà không thể thực hiện được vì thiếu thông tin liên lạc giữa các ứng dụng và lớp mạng

Do nhu cầu băng thông cao bởi người dùng cuối, tình trạng quá tải có thể gây ra tắc nghẽn trong mạng truy nhập và mạng lõi, do đó ảnh hưởng tiêu cực tới chất lượng trải nghiệm của người dùng (QoE) Các ứng dụng Over-The-Top và lưu lượng dữ liệu nhanh chóng phát triển, dự kiến sẽ là 70% lưu lượng dữ liệu trực tuyến đa phương tiện, 20% dữ liệu tập tin tải về và 5% dữ liệu cho các thiết bị M2M vào năm 2016, đó là nguyên nhân gây ra tràn dữ liệu trong điều hành mạng ngày nay

Đề tài điều kiển thích ứng tài nguyên chung (GARC), là một cách tiếp cận khái niệm, thực hiện nguyên mẫu và là chiếc cầu nối giữa lớp ứng dụng và lớp mạng để tối ưu hóa các kết nối tổng thể từ đầu cuối đến đầu cuối bằng cách áp dụng đầy đủ ứng dụng cá nhân và cơ chế kiểm soát dịch vụ cụ thể trên các kết nối Mất gói tin và bị gián đoạn kết nối sẽ tránh được thông qua giải pháp quản lý lưu lượng thông minh trong mạng truy nhập và mạng lõi

Có hai khả năng chủ yếu là phải đối mặt với tình trạng thiếu băng thông trong quá tải đó là:

Trích lập dự phòng trong mạng truy cập và mạng lõi

Quản lý lưu lượng dữ liệu thông minh

Phần này trình bày ảnh hưởng công việc quan trọng có liên quan ra bốn lĩnh vực chính quản lý giao thông thông minh

1.2 Nội dung nghiên cứu

Với mục đích nghiên cứu và xây dựng hệ thống điều kiển tài nguyên thích ứng chung, nên trong đề tài này em sẽ tập trung tìm hiểu về kiến trúc hệ thống IMS và thiết kế giao diện Diameter cập nhật chất lượng dịch vụ QoS cho hệ thống Nội dung khái quát như sau:

Tổng quan về IMS: Tìm hiểu về kiến trúc IMS và các thành phần của nó, nguyên lý trao đổi bản tin trong hệ thống và một số thủ tục định danh

Giao thức SIP và triển khai ứng dụng NIST SIP Stack: Tìm hiểu về giao thức khởi tạo phiên SIP và xây dựng các ứng dụng dựa vào Sip Stack và bộ thư viện NIST SIP Stack chuẩn bằng ngôn ngữ Java

Giao thức Diameter và điều kiển thích ứng tài nguyên chung GARC: Tìm hiểu về giao thức AAA Diameter và khối điều khiển thích ứng tài nguyên chung GARC

Thiết kế giao diện giữa GARC và AS: Ngiên cứu và thiết kế giao diện trao đổi bản tin QoS giữa khối GARC và AS dựa trên giao diện Sh đã chuẩn hóa

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN IMS

Trong chương này giới thiệu cấu trúc, chức năng của những thực thể trong một phân hệ IMS và mối quan hệ giữa chúng Mỗi thực thể được trình bày trực quan theo mô hình phân lớp NGN Lớp ứng dụng gồm máy chủ ứng dụng và HSS, đây chính là cơ sở dữ liệu về dịch vụ và người dùng của toàn hệ thống Lớp điều khiển gồm các thành phần quản lý cuộc gọi và quản lý tài nguyên, lớp này đóng vai trò quan trọng trong phân hệ IMS dùng để điều khiển và thiết lập phiên Lớp truyền tải thể hiện mối quan hệ giữa phân hệ IMS và các hệ thống hiện có như PSTN, UMTS, GMS, mạng IP

2.1 Kiến trúc tổng quát IMS

Hình 2.1 Ki ến trúc tổng quát IMS

Trong hình 2-1 minh họa một cái nhìn tổng quan về kiến trúc IMS như chuẩn hóa của 3GPP Trong đó được phân chia thành 3 lớp: Lớp ứng dụng, lớp điều khiển và lớp truyền tải

2.1.1 Lớp ứng dụng

2.1.1.1 Máy chủ ứng dụng

Máy chủ ứng dụng (AS) là nơi chứa đựng và vận hành các dịch vụ IMS AS tương tác với S-CSCF thông qua giao thứ SIP để cung cấp dịch vụ đến người dùng AS có thể thuộc mạng thường trú hay thuộc một mạng thứ ba nào đó Nếu

AS là một phần của mạng thường trú, nó có thể giao tiếp trực tiếp với HSS thông qua giao thức DIAMETER để cập nhật thông tin về hồ sơ người dùng AS có thể cung cấp các dịch vụ như quản lý sự hiện diện của người dùng trên mạng, quản lý quá trình hội nghị truyền hình, tính cước trực tuyến,…

của miền PS và ngược lại Tương tự, do HSS đóng vai trò như HLR nên cũng hỗ trợ các thành phần của miền CS như MSC, BSC Điều này cho phép các thuê bao IMS có thể truy cập đến các dịch vụ của miền CS và hỗ trợ chuyển vùng trên toàn

hệ thống GMS/UMTS Như một AuC, HSS lưu trữ khó bí mật của mỗi thuê bao, cái này dùng để chứng thực khi đăng ký vào mạng và mã hóa dữ liệu cho mỗi thuê bao di động Tùy thuộc vào số lượng thuê bao mà có thể có nhiều HSS trong một mạng IMS HSS tiếp xúc với CSCF thông qua điểm tham chiếu Cx và tiếp xúc với

AS thông qua điểm tham chiếu Sh

2.1.1.2.2 SLF

Trong trường hợp có nhiều HSS trong cùng một mạng, chức năng định vị SLF sẽ được thiết lập nhằm xác định HSS nào đang chứa hồ sơ của người dùng tương ứng

Hình 2.2: SLF ch ỉ định HSS phù hợp

Để tìm được địa chỉ của HSS, I-CSCF hoặc S-CSCF phải gửi đến SLF bản tin yêu cầu LIR Hình trên mô tả quá trình tìm ra địa chỉ HSS phù hợp khi I-CSCF nhận được bản tin INVITE trong trường hợp mạng có ba HSS

2.1.2 Lớp điều khiển

2.1.2.1 Chức năng điều khiển cuộc gọi CSCF

CSCF có 3 loại: Proxy-CSCF (P-CSCF), Serving-CSCF (S-CSCF) và Interrogating-CSCF (I-CSCF) Mỗi CSCF có chức năng riêng Chức năng chung của CSCF là tham gia trong suốt quá trình đăng kí và thiết lập phiên giữa các thực thể IMS Hơn nữa, những thành phần này còn có chức năng gởi dữ liệu tính cước đến Server tính cước Có một vài chức năng chung giữa P-CSCF và S-CSCF trong hoạt động là cả hai có thể đại diện cho user để kết thúc phiên và có thể kiểm tra nội dung của bản tin trong giao thức SDP

2.1.2.1.1 P-CSCF

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

Nén bản tin SIP

SIP là giao thức báo hiệu dựa trên text nên dung lượng bản tin lớn hơn rất nhiều so với bản tin được mã hóa nhị phân Vì thế, để tăng tốc độ thiết lập phiên, 3GPP đã đưa ra cách thức nén bản tin SIP giữa UE với P-CSCF trong RFC3486 P-CSCF cần phải nén bản tin nếu UE xác định rằng muốn nhận bản tin đã được nén

Thông số thể hiện yêu cầu nén được định nghĩa như là một tham số SIP URI và được đặt trong trường tên là “comp” Hiện nay chỉ có một giá trị được định nghĩa cho tham số này là “sigComp” Khi một thực thể SIP gởi bản tin đến một thực thể khác mà trong SIP URI chứa thông số “comp=SigComp” thì bản tin

trình đăng kí SIP khi UE và P-CSCF thương lượng IPSec Sau lần đăng kí đầu tiên, P-CSCF có thể áp dụng việc bảo vệ toàn vẹn và riêng tư cho bản tin SIP

Trong lần đăng ký đầu tiên, nếu chính sách mạng IMS đưa ra yêu cầu bảo mật thì bản tin REGISTER không được bảo mật sẽ bị P-CSCF gởi bản tin 401Unauthorized từ chối đăng kí UE sẽ tiếp tục gởi bản tin REGISTER có chứa thông tin về bảo mật Khi đó, UE và P-CSCF sẽ thương lượng với nhau và chọn thuật toán mã hóa để dùng mã hóa phiên, quá trình được hoàn tất khi UE nhận được đáp ứng 200 OK

Hình 2.3 Đăng ký có và không có bảo mật

Khi 2 bên trao đổi các bản tin với nhau, một thuật toán mã hóa sẽ được sử dụng để mã hóa các bản tin mà chỉ 2 bên mới có thể giải mã được Trong trường hợp này, UE sẽ không sử dụng port mặc định 5060/5061 để trao đổi dữ liệu với P-CSCF nữa, mà sử dụng một port mà 2 bên thương lượng

Xác định phiên khẩn cấp

Đến thời điểm hiện tại, phiên khẩn cấp chưa được xác định đầy đủ trong IMS Phiên khẩn cấp được định nghĩa tùy thuộc vào chính sách của nhà khai thác mạng Một số phiên khẩn cấp được định nghĩa tại P-CSCF Khi nhận được yêu cầu phiên khẩn cấp thì P-CSCF có thể chỉ định một S-CSCF bất kỳ để xử lý phiên này Điều này rất cần thiết nhất là lúc UE chuyển vùng

P-CSCF tích hợp PDF và tham gia vào quá trình tính cước

P-CSCF còn tích hợp chức năng quyết định chính sách PDF PDF cấp giấy phép sử dụng tài nguyên cho người dùng, quản lý và đảm bảo QoS cho các dịch vụ

đa phương tiện P-CSCF đồng thời tạo ra các thông tin tính cước để gởi đến các khối tính cước phù hợp

2.1.2.1.2 I-CSCF

I-CSCF là điểm giao tiếp giữa các thuê bao IMS trong vùng phục vụ của cùng một nhà khai thác mạng, hoặc với các thuê bao thuộc các nhà khai thác mạng khác Trong một mạng có thể có nhiều I-CSCF I-CSCF được xem như một SIP Proxy và đặt ở đường biên của mạng IMS, I-CSCF có bốn chức năng chính là:

Liên lạc với HSS để biết thông tin của chặng tiếp theo khi nhận được yêu cầu từ UE

Xác định CSCF cho UE khi nhận thông tin về UE từ HSS, sự xác định CSCF thực hiện khi UE đăng ký hoặc xóa đăng ký

S-
Định tuyến yêu cầu SIP nhận được từ mạng khác tới S-CSCF hoặc một server ứng dụng

Cung cấp chức năng ẩn cấu hình mạng (THIG): nhà khai thác có thể sử dụng chức năng cổng liên mạng ẩn cấu hình trong I-CSCF hoặc kĩ thuật khác để ẩn cấu hình, khả năng và cấu trúc của mạng khỏi các mạng ngoài Nếu nhà khai thác muốn ẩn cấu hình thì nhà khai thác phải đặt chức năng

ẩn cấu hình mạng trên đường định tuyến khi nhận hoặc gởi yêu cầu hay đáp ứng từ một mạng IMS khác THIG thực hiện việc mã hóa và giải mã tất cả các header liên quan đến thông tin về cấu trúc của nhà khai thác mạng IMS Khi một mạng thực hiện việc ẩn cấu hình mạng thì việc liên lạc với mạng khác phải thông qua I-CSCF (nếu mạng IMS không thực hiện việc ẩn cấu hình mạng thì khi có sự liên lạc với mạng khác, yêu cầu kết nối từ mạng sẽ được đưa thẳng tới S-CSCF mà không thông qua I-CSCF)

2.1.2.1.3 S-CSCF

S-CSCF là thành phần quan trọng của IMS vì nó chịu trách nhiệm thực hiện quá trình đăng ký, quyết định định tuyến, duy trì tình trạng phiên và lưu trữ hồ sơ thông tin về dịch vụ cho người dùng S-CSCF thực hiện dịch vụ điều khiển phiên cho UE S-CSCF thực hiện các chức năng như sau:

Đăng ký

S-CSCF có thể xử lí như một SIP Registrar server, S-CSCF tiếp nhận yêu cầu đăng kí và thiết lập thông tin khả dụng của UE khi truy vấn HSS Khi UE thực hiện đăng ký thì yêu cầu của nó được định tuyến tới S-CSCF, lúc đó S-CSCF dựa trên thông tin chứng thực từ HSS để đưa ra những yêu cầu để kiểm tra I-CSCF Sau khi nhận đươc đáp ứng và kiểm tra lại, S-CSCF chấp nhận sự đăng ký và bắt đầu phục vụ cho phiên đăng ký này Sau thủ tục này thông tin UE được khởi tạo

và nhận các dịch vụ IMS

Phân phối các dịch vụ cho UE và tham gia vào quá trình tính phí

Hồ sơ về dịch vụ của UE được HSS đưa xuống S-CSCF khi UE đăng ký vào mạng IMS S-CSCF sử dụng thông tin này để phân phối dịch vụ phù hợp cho

UE khi có yêu cầu Hơn nữa, S-CSCF cần phải áp dụng các loại chính sách truyền dẫn trong hồ sơ dịch vụ của UE, ví dụ như UE này chỉ sử dụng thoại và mà không

sử dụng video,…

Định tuyến

S-CSCF có thể xử lí như một Proxy Server, nó tiếp nhận các yêu cầu và đáp ứng ngay lập tức nếu bên tiếp nhận yêu cầu ở cùng mạng nhà khai thác với bên gởi yêu cầu hoặc gửi chúng đi nếu bên tiếp nhận yêu cầu kết nối thuộc hệ thống mạng khác

Khi S-CSCF nhận yêu cầu của UE khởi tạo thông qua P-CSCF thì nó phải quyết định những AS phù hợp cho UE Sau khi tương tác với AS thì S-CSCF tiếp tục xử lý phiên kết nối của UE trong mạng IMS hoặc tới mạng khác Hơn nữa, nếu

UE sử dụng MSISDN làm địa chỉ cho cuộc gọi thì S-CSCF sẽ chuyển đổi số MSISDN thành địa chỉ SIP rồi sau đó mới chuyển tiếp các yêu cầu của UE

S-CSCF có thể xử lí như một UA

Nó có thể khởi tạo yêu cầu hoặc kết thúc phiên mà không phụ thuộc vào phiên giao dịch SIP Bên cạnh đó, nó còn cung cấp các thông tin liên quan cho các điểm đầu cuối (như thông báo tính phí, kiểu chuông, …)

Hình 2.4 Mô t ả vai trò định tuyến của S-CSCF

2.1.2.2 Chức năng điểu khiển đa phương tiện MRF

MRF được phân thành bộ điều khiển chức năng tài nguyên đa phương tiện MRFC và bộ xử lí chức năng tài nguyên đa phương tiện MRFP MRFC là khối trực tiếp giao tiếp với AS qua giao thức SIP và với S-CSCF qua giao thức MEGACO/H.248 MRFP nhận thông tin điều khiển từ MRFC và giao tiếp với các thành phần của mạng truyền dẫn MRF có vai trò quan trọng trong hội nghị đa điểm để phân bố tài nguyên hợp lý

MRFC nhận báo hiệu điều khiển cuộc gọi qua giao thức SIP MRFC cần thiết cho việc hỗ trợ những dịch vụ, như hội nghị, những thông báo tới người dùng hoặc chuyển mã kênh mang MRFC chuyển báo hiệu SIP nhận được từ S-CSCF

qua điểm tham chiếu Mr và sử dụng những chỉ dẫn MEGACO/H.248 để điều khiển MRFP MRFC có thể gửi thông tin thanh toán tới CCF và OCS

MRFP cung cấp những tài nguyên mặt phẳng người dùng được yêu cầu và chỉ dẫn bởi MRFC MRFP thực hiện những chức năng liên quan đến media như phát và trộn media, thích ứng nội dung dịch vụ, chuyển đổi định dạng nội dung,…

Hình 2.5 Ch ức năng điều khiển đa phương tiện MRF

2.1.3 Lớp truyền tải

2.1.3.1 UE

Là thiết bị đầu cuối thực hiện các yêu cầu dịch vụ Người dùng sử dụng các thiết bị này để giao tiếp với mạng và thực hiện các dịch vụ Ở trạng thái bình thường, UE chứa thông tin về: địa chỉ của P-CSCF, tên miền mạng nhà (Home Network), thuật toán mã hóa, bảo mật, khóa nhận dạng thuê bao Chúng ta sẽ tìm hiểu về khóa nhận dạng người dùng bao gồm: khóa nhận dạng người dùng chung

và khóa nhận dạng người dùng riêng

2.1.3.1.1 Khóa nhận dạng người dùng riêng

Mỗi người dùng trong phân hệ IMS đều có một khóa nhận dạng người dùng riêng Khóa này được cung cấp bởi nhà điều hành mạng (khóa này giống như IMSI trong mạng GSM), được sử dụng trong thủ tục đăng ký, chứng thực, quản lý thuê bao và tính cước Khóa nhận dạng người dùng riêng có những đặc tính sau:

Không được sử dụng để định tuyến các bản tin SIP

Khóa nhận dạng người dùng riêng chứa các thông tin phục vụ cho việc đăng ký người dùng vào IMS Home Network (bao gồm cả đăng ký lại và xóa đăng ký)

Khóa nhận dạng người dùng riêng được chứa trong ISIM và HSS

Là mã nhận dạng toàn cầu duy nhất và cố định ứng với UE Do đó, khóa này dùng để xác định UE, không phải xác định thuê bao

2.1.3.1.2 Khóa nhận dạng người dùng chung

Mỗi người dùng trong phân hệ IMS có thể có một hoặc nhiều khóa nhận dạng người dùng chung Khóa này được người dùng sử dụng khi truyền thông với các người dùng khác Khóa này được công khai và có thể trao đổi với người dùng khác thông qua danh bạ, trang web hoặc business card Trong giai đoạn đầu triển khai IMS, vẫn còn tồn tại những mạng khác nhau như PSTN/ISDN, GSM, Internet,… Do đó, người dùng IMS phải truyền thông được với người dùng ở các mạng này Để đáp ứng nhu cầu này, mỗi người dùng IMS sẽ có thêm một số viễn thông, ví dụ: +840975975975 để liên lạc với miền CS và có địa chỉ URL để giao tiếp với người dùng Internet, ví dụ: abc@cdf zyz

Khóa nhận dạng người dùng chung có các đặc điểm sau:

Khóa này có thể được tạo nên từ số điện thoại hoặc tên miền trên internet,

do nhà khai thác mạng qui định Khóa này có thể được sử dụng như SIP URL, được định nghĩa trong IETF RFC 3261 và IETF RFC 2396

Một ISIM lưu trữ ít nhất một khóa nhận dạng người dùng chung

Khóa này không được sử dụng trong quá trình chứng thực thuê bao

Khóa nhận dạng người dùng chung phải được đăng ký trước khi khởi tạo phiên IMS và những phiên không liên quan thủ tục như bản tin: MESSAGE, SUBSCRIBE, NOTIFY, …

Có thể đăng ký nhiều khóa nhận dạng người dùng chung trong cùng một yêu cầu đăng ký từ UE Để đăng ký khóa nhận dạng người dùng chung của

một người dùng, ta phải mất một khoảng thời gian Do đó, nếu người dùng

có 4 khóa nhận dạng người dùng chung thì phải mất khoảng thời gian nhiều hơn 4 lần Để khắc phục điều này, tổ chức 3GPP đã phát triển phương pháp đăng ký nhiều khóa nhận dạng người dùng chung trong cùng một yêu cầu đăng ký gọi là đăng ký ẩn Để thực hiện đăng ký ẩn, UE gởi bản tin SUBSCRIBE yêu cầu đăng ký ẩn đến S-CSCF Khi S-CSCF nhận được bản tin này, nó sẽ đáp ứng lại bằng bản tin NOTIFY chấp nhận đăng ký ẩn

2.1.3.2 Giao tiếp với mạng PSTN

2.1.3.2.1 BGCP

Chức năng điều khiển cổng chuyển mạng (BGCF) có nhiệm vụ lựa chọn mạng PSTN hoặc mạng chuyển mạch kênh (CSN) mà lưu lượng trong IMS sẽ được định tuyến sang Nếu BGCF xác định được rằng lưu lượng chuyển mạng đó

sẽ tới mạng PSTN hay CSN nằm trong cùng mạng với BGCF thì nó sẽ lựa chọn một MGCF để đáp ứng cho liên mạng với PSTN hay CSN Nếu lưu lượng cần truyền tới một mạng không nằm cùng mạng với BGCF thì BGCF sẽ gửi báo hiệu phiên này tới BGCF đang quản lý mạng đích đó

BGCF thực hiện các chức năng như sau:

Lựa chọn mạng đang tương tác với PSTN hay CS CN Nếu như sự tương tác ở trong một mạng khác thì BGCF sẽ gửi báo hiệu SIP tới BGCF của mạng đó Nếu như sự tương tác nằm trong một mạng khác và nhà khai thác yêu cầu ẩn cấu hình mạng đó thì BGCF gửi báo hiệu SIP thông qua một I-PSCF (THIG) về phía BGCF của mạng đó

Lựa chọn MGCF trong mạng đang tương tác với PSTN hoặc CS CN và gửi báo hiệu SIP tới MGCF đó Điều này không thể sử dụng khi tương tác nằm trong một mạng khác

2.1.3.2.2 MGCP

MGCF là thành phần gateway của PSTN hay CS và mạng IMS Nút này có nhiệm vụ quản lý các cổng đa phương tiện, tương tác với S-CSCF để quản lý các cuộc gọi trên kênh đa phương tiện Nó thực hiện chuyển đổi giao thức và ánh xạ SIP thành ISUP hoặc BICC Ngoài ra, MGCF còn điều khiển nguồn tài nguyên trong MGW Giao thức sử dụng giữa MGCF và MGW là H.248

2.1.3.2.3 IMS-MGW

IMS-MGW cung cấp mặt phẳng liên kết cho người dùng IMS và CS CN

Nó xác định kênh truyền từ CS CN và dòng truyền dẫn từ mạng, thực hiện việc chuyển đổi giữa những đầu cuối và thực hiện giải mã và xử lý tín hiệu cho mặt phẳng người dùng khi cần thiết Hơn nữa, IMS-MGW còn có chức năng cung cấp

âm chuông và những thông báo cho người dùng CS

Tương tự, tất cả các cuộc gọi từ CS vào mạng IMS đều được đưa đến MGCF, nó thực hiện việc chuyển đổi giao thức cần thiết và gởi những yêu cầu SIP đến I-CSCF dung cho việc thiết lập phiên Trong cùng thời điểm đó MGCF kết nối với IMS-MGW để dành sẵn nguồn tài nguyên cần thiết ở mặt phẳng người dùng

Hình 2.7 Quá trình thi ết lập cuộc gọi từ mạng IMS ra mạng CS CN và ngược lại

2.1.3.3 Giao tiếp với mạng GMS/GPRS

2.1.3.3.1 SGSN

SGSN là thành phần liên kết giữa mạng IMS và mạng chuyển mạch gói hiện có Nó có thể hoạt động, điều khiển và xử lý lưu lượng cho miền PS Phần điều khiển có hai chức năng chính: quản lý di động và quản lý phiên Quản lý di động sẽ quản lý vị trí và trạng thái của UE, chứng thực cả người dùng lẫn UE Quản lý phiên cho phép và điều khiển kết nối Khối này cũng được sử dụng trong mạng 3G Chức năng xử lý lưu lượng là một phần của chức năng điều khiển phiên SGSN hoạt động như một Gateway cho những luồng lưu lượng của người dùng truy cập vào mạng

2.1.3.3.2 GGSN

Khối chức năng này cung cấp khả năng tương tác với những mạng PS khác nhau như mạng IMS hoặc Internet Nó chuyển đổi những gói GPRS đến từ SGSN thành định dạng PDP tương ứng và gửi chúng ra ngoài trên mạng ở ngoài tương ứng Trong hướng ngược lại, địa chỉ PDP của gói dữ liệu đến được chuyển đổi thành địa chỉ IMS của người dùng đích GGSN chứa địa chỉ SGSN hiện tại và hồ

sơ thông tin của những người dùng đăng ký vào thanh ghi định vị của nó GGSN

có khả năng tập trung thông tin tính cước cho các mục đích thanh toán

Nói chung, có mối quan hệ nhiều - nhiều giữa SGSN và GGSN: Một GGSN giao tiếp với một mạng ngoài cần một vài SGSN; một SGSN có thể định tuyến nhiều gói tới nhiều GGSN khác nhau

2.1.3.4 Giao tiếp với mạng IP

2.1.3.4.1 NASS

NASS là thành phần chỉ sử dụng cho các mạng truy nhập hữu tuyến, với nhiệm vụ cung cấp kết nối đến người dùng trong mạng truy nhập NASS có các chức năng chính sau:

Cung cấp một cách linh hoạt địa chỉ IP cũng như các thông số cấu hình khác cho UE (sử dụng DHCP)

Xác nhận, chứng thực người dùng trước và trong suốt quá trình cấp phát IP

Cấp phép cho mạng truy nhập dựa trên hồ sơ người dùng mạng

Quản lý vị trí người dùng

Hỗ trợ quá trình di động và roaming của người dùng

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

Chức năng quyết định chính sách dịch vụ S-PDF: dưới yêu cầu của các ứng dụng, sẽ tạo ra các quyết định về chính sách bằng việc sử dụng các luật chính sách và chuyển những quyết định này tới A-RACF S-DPF cung cấp một cách nhìn trừu tượng 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

Chức năng điều khiển chấp nhận kết nối và tài nguyên truy nhập A-RACF: nhận các yêu cầu về tài nguyên QoS từ S-PDF A-RACF sẽ sử dụng thông tin QoS nhận được từ S-PDF để quyết định chấp nhận hay không chấp nhận kết nối A-RACF cũng thực hiện chức năng đặt trước tài nguyên và điều khiển các thực thể NAT hoặc Firewall

2.2 Định danh trong IMS

Trong bất kỳ một mạng nào cũng đều phải định 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

2.2.1 Định danh người dùng công cộng

Trong IMS cungc 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 khảnăng bao hàm số điện thoại trong SIP URI sử dụng định dạng như 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:

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

2.2.2 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)

2.2.3 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 2.33 Đây là trường hợp của IMS như chuẩn hóa trong 3GPP Release 6

Hình 2.33 Quan h ệ giữa định danh người dùng riêng và định danh người dùng

công c ộng theo 3GPP R6

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 2.33, 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)

2.2.4 Định danh dịch vụ công cộng

2.2.4.1 Định nghĩa PSI

Khái niệm của định danh dịch vụ công cộng (PSI – Public Service Identities) được giới thiệu trong 3GPP Release 6 Không giống như định danh

người dùng công cộng, một PSI là một định danh được cấp phát cho dịch vụ trên máy chủ ứng dụng (AS – Application Server) Ví dụ, một máy chủ ứng dụng phục

vụ một chatroom được định danh bởi PSI Giống như định danh người dùng công cộng, PSI có thể có dạng SIP URI hoặc TEL URI

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

2.2.4.2 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

2.3 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 các ứng dụng khác như danh bạ điện thoại

2.3.1 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

2.3.2 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

ng thứ ba có thể hiện diện trong UICC là ISIM ISIM có vai trò

ng trong IMS, bởi vì ISIM có chứa một tập hợp các thông s

ng thực người dùng, nhận dạng người dùng, cấu h

ng trong mạng IMS ISIM có thể tồn tại cùng SIM, USIM ho

Bước 1: UE gửi bản tin REGISTER tới Proxy chứa thông tin đăng kí như:

khóa nhận dạng người dùng chung, khóa nhận dạng người dùng riêng, tên

miền Home Network, địa chỉ IP của người dùng

Bước 2: Khi nhận thông tin đăng ký, P-CSCF thực hiện kiểm tra tên miền

Home Network để tìm thực thể mạng nhà và Proxy sẽ gửi luồng thông tin đăng ký tới I-CSCF gồm: địa chỉ hoặc tên của P-CSCF, khóa nhận dạng người dùng chung, khóa nhận dạng người dùng riêng, nhận dạng mạng của

P-CSCF, địa chỉ IP của UE

Bước 3: I-CSCF sẽ gửi bản tin Cx-Query hoặc Cx-Select-Pull qua điểm

tham chiếu Cx để truy vấn HSS về: khóa nhận dạng người dùng chung,

khóa nhận dạng người dùng riêng, nhận dạng mạng của P-CSCF

Bước 4: HSS sẽ gửi Cx-Query Resp hoặc Cx-Select-Pull Resp cho I-CSCF

Bước 5: I-CSCF gửi thông tin đăng ký lên S-CSCF kèm thêm thông tin đáp

ứng từ HSS

Bước 6: S-CSCF gửi Cx-Put hoặc Cx-Pull gồm: khóa nhận dạng người

dùng chung, khóa nhận dạng người dùng riêng, tên S-CSCF đến HSS

Bước 7: HSS lưu trữ tên S-CSCF cho UE và gửi Cx-Put Resp hoặc Cx-Pull Resp chứa thông tin của UE đến S-CSCF

Bước 8: Dựa trên bộ lọc tiêu chuẩn, S-CSCF sẽ gởi thông tin đăng kí tới

mặt phẳng điều khiển dịch vụ và thực hiện bất cứ thủ tục điều khiển dịch vụ

2.4.1.2 Thủ tục đăng ký lại

Đăng ký lại là một hoạt động định kì của UE nhằm cập nhật lại một sự đăng

ký đã tồn tại hoặc cập nhật những thay đổi về trạng thái đăng ký của UE Các bước trong quá trình đăng ký lại được thực hiện tương lúc đăng ký, nhưng vì có một S-CSCF đã được ấn định cho UE trong lúc đăng ký nên I-CSCF sẽ không gởi bản tin Cx-SELECT PULL yêu cầu S-CSCF

2.4.2 Thủ tục xóa đăng ký

2.4.2.1 Thủ tục xóa đăng ký khởi tạo bởi UE

Khi UE muốn xóa đăng ký khỏi mạng IMS thì UE phải thực hiện một thủ tục xóa đăng ký ở mức ứng dụng Thủ tục này phải được thực hiện khi đã hết thời gian đăng ký Các bước thực hiện thủ tục xóa đăng ký cũng giống như thủ thủ tục đăng ký với thời gian đăng ký là 0 giây

Hình 2.333 Th ủ tục xóa đăng ký bởi UE

Các bước thực hiện như sau:

Bước 1: UE gởi yêu cầu REGISTER mới với yêu cầu thời gian là 0 giây

Thông tin đăng ký được gởi đến P-CSCF bao gồm: khóa nhận dạng người dùng chung, nhận dạng người dùng riêng, tên miền Home network, địa chỉ

IP của UE

Bước 2: P-CSCF kiểm tra tên miền mạng nhà, chuyển tiếp bản tin

REGISTER đến I-CSCF với các thong tin: khóa nhận dạng thuê bao chung,

nhận dạng thuê bao riêng, nhận dạng mạng Proxy, địa chỉ IP của UE

Bước 3: I-CSCF sẽ gửi luồng thông tin Cx-Query tới HSS có

chứa: khóa nhận dạng thuê bao chung, nhận dạng thuê bao riêng, nhận

dạng mạng P-CSCF

Bước 4: HSS sẽ xác định người dùng này hiện đã đăng kí chưa HSS sẽ gửi Cx-Query Resp chứa tên S-CSCF tới I-CSCF

Bước 5: I-CSCF sử dụng tên của S-CSCF để xác định địa chỉ của S-CSCF

I-CSCF gởi bản tin REGISTER đến S-CSCF có nội dung gồm: tên hoặc địa chỉ P-CSCF, khóa nhận dạng chung, khóa nhận dạng riêng, địa chỉ IP của

UE, I-CSCF trong trường hợp mạng muốn ẩn cấu hình

Bước 6: Dựa vào bộ lọc tiêu chuẩn, S-CSCF sẽ gửi thông tin xóa đăng kí

tới mặt phẳng điều khiển dịch vụ và bất kì mặt phẳng nào chứa các thủ tục điều khiển dịch vụ cần thiết Mặt phẳng điều khiển dịch vụ sẽ xóa tất cả các

thông tin liên quan đến thuê bao này

Bước 7: Tùy thuộc vào nhà khai thác lựa chọn S-CSCF có thể gửi Cx-Put

(chứa khóa nhận dạng người dùng chung, nhận dạng người dùng riêng, xóa tên S-CSCF hoặc Cx-Put (gồm khóa nhận dạng người dùng chung, khóa nhận dạng người dùng riêng, giữ tên S-CSCF), với những thuê bao không được coi là đã đăng kí lâu ở S-CSCF Sau đó HSS sẽ xóa bỏ hoặc giữ lại tên S-CSCF cho thuê bao đó theo yêu cầu Trong cả hai trường hợp, trạng thái của nhận dạng thuê bao không được lưu trữ vì không được đăng kí ở

HSS Nếu như tên của S-CSCF được giữ lại thì HSS sẽ cho phép xóa bỏ sự

phục vụ S-CSCF bất cứ lúc nào

Bước 8: HSS sẽ gửi đáp ứng Cx-Put Resp tới S-CSCF để báo nhận Cx-Put

Bước 9: S-CSCF sẽ đáp ứng lại bằng bản tin 200 OK tới I-CSCF S-CSCF

sẽ xóa tất cả các thông tin của thuê bao sau khi gửi bản tin 200 OK

Bước 10: I-CSCF sẽ gửi bản tin 200 OK tới P-CSCF

Bước 11: P-CSCF sẽ gửi bản tin 200 OK tới UE và thực hiện việc xóa

thông tin liên quan đến thuê bao này

2.4.2.2 Thủ tục xóa đăng ký tạo bởi nhà khai thác mạng

Thủ tục xóa đăng ký thực hiện bởi nhà khai thác mạng thực hiện khi:

Quản lí thuê bao: hợp đồng đã hết hạn, phát hiện sự gian lận, thay đổi dịch

Hình 2 Xóa đăng ký khi hết thời gian

Khi UE đăng ký thành công, có một bộ Timer được bật lên Khi Timer này hết hạn, mà UE không thực hiện thủ tục xóa đăng ký thì thủ tục xóa đăng ký được

tiến hành bởi nhà khai thác mạng Các bước thực hiện như sau:

Bước 1: P-CSCF cập nhật cơ sở dữ liệu bên trong của nó để xóa khóa nhận dạng thuê bao chung đã được đăng ký

Bước 2: Dựa vào bộ lọc tiêu chuẩn, S-CSCF sẽ gửi thông tin xóa đăng kí

tới mặt phẳng điều khiển dịch vụ và mặt phẳng này xóa các thông tin liên

quan đến thuê bao này

Bước 3: Tùy thuộc vào nhà khai thác, S-CSCF có thể gửi là bản tin Cx-put

( gồm có khóa nhận dạng thuê bao chung, nhận dạng thuê bao riêng, xóa tên S-CSCF) hoặc Cx-Put (gồm nhận dạng thuê bao chung, nhận dạng thuê bao riêng, giữ tên S-CSCF) với thuê bao không đăng kí dài lâu ở S-CSCF Sau đó HSS sẽ xóa hoặc giữ lại tên của S-CSCF cho thuê bao đó tùy theo yêu cầu Trong cả hai truờng hợp đó, trạng thái nhận dạng thuê bao được lưu trữ như chưa được đăng kí ở HSS Nếu như tên của S-CSCF được giữ

lại thì HSS sẽ cho phép xóa sự phục vụ của S-CSCF bất cứ lúc nào

Bước 4: HSS sẽ gửi Cx-Put Resp tới S-CSCF để báo nhận sự gửi Cx-Put

 Xóa đăng ký khởi tạo bởi HSS

1 Tim erExpires

2 Service Control

Bước 5: P-CSCF gửi đáp ứng tới S-CSCF và cập nhật cơ sở dữ liệu bên

trong của nó để xóa đăng kí của UE

Hình 2 Xóa đăng ký khởi tạo bởi HSS

Bước 6: Khi có thể, UE gửi một đáp ứng tới P-CSCF để báo nhận xóa đăng

kí Một UE không có khả năng giao tiếp hoặc nằm ngoài P-CSCF sẽ không

7 Cx-DeregisterResp

thể trả lời cho yêu cầu xóa đăng kí P-CSCF sẽ thực hiện xóa đăng ký trong

bất kì trường hợp

Bước 7: S-CSCF đáp trả các thực thể đã khởi tạo xử lí

 Xóa đăng ký khởi tạo bởi S-CSCF

Các bước thực hiện như sau:

Bước 1: S-CSCF nhận thông tin xóa đăng kí từ mặt phẳng điều khiển dịch

vụ và thực hiện bất kì các thủ tục điều khiển dịch vụ hợp lí nào Thông tin

này có thể bao gồm cả lí do xóa đăng ký

Bước 2: S-CSCF gởi bản tin xóa đăng ký (Deregister) về phía P-CSCF và

cập nhật cơ sở dữ liệu bên trong của nó để xóa đăng kí UE Lí do xóa đăng

ký cũng được truyền đi nếu có thể

Bước 3: P-CSCF sẽ thông báo cho UE lý do xóa đăng ký trừ khi không kết nối được với UE

Bước 4: P-CSCF gửi đáp ứng tới S-CSCF và cập nhật cơ sở dữ liệu bên trong của nó để xóa đăng ký của UE

Bước 5: Khi có thể, UE gửi một đáp ứng tới P-CSCF để báo nhận xóa đăng

kí Một UE không có khả năng giao tiếp hoặc nằm ngoài P-CSCF sẽ không thể trả lời cho yêu cầu xóa đăng kí P-CSCF sẽ thực hiện xóa đăng kí trong

bất kì trường hợp

Bước 6: Tùy thuộc vào nhà khai thác, S-CSCF có thể gửi là bản tin Cx-put

(gồm khóa nhận dạng thuê bao chung, nhận dạng thuê bao riêng, xóa tên CSCF) hoặc Cx-Put (chứa khóa nhận dạng thuê bao chung, nhận dạng thuê bao riêng, giữ tên S-CSCF) với thuê bao không đăng kí dài lâu ở S-CSCF Sau đó HSS sẽ xóa hoặc giữ lại tên của S-CSCF cho thuê bao đó tùy theo yêu cầu Trong cả hai truờng hợp đó, trạng thái nhận dạng thuê bao được lưu trữ như chưa được đăng kí ở HSS Nếu như tên của S-CSCF được giữ

S-lại thì HSS sẽ cho phép xóa sự phục vụ của S-CSCF bất cứ lúc nào

Bước 7: HSS sẽ gửi Cx-Put Resp tới S-CSCF để báo nhận sự gửi Cx-Put

Hình 2 Thủ tục xóa đăng ký khởi tạo bởi S-CSCF

2.4.3 Thủ tục thiết lập phiên

2.4.3.1 Thủ tục thiết lập phiên giữa hai thuê bao mạng IMS

Khi một thuê bao IMS (UE#1) cần thiết lập phiên đến một thuê bao IMS

khác (UE#2) thì quá trình thiết lập phiên được thực hiện như sau:

Bước 1: Sau khi biết được địa chỉ của P-CSCF#1, UE#1 gởi bản tin INVITE đến P-CSCF

Bước 2: P-CSCF#1 kiểm tra các thông số truyền thông Nếu các thông số

không phù hợp với chính sách mạng IMS đưa ra, P-CSCF#1 sẽ loại bỏ việc

khởi tạo phiên

Bước 3: P-CSCF#1 chuyển tiếp bản tin INVITE đến S-CSCF#1 mà UE#1

đã biết khi đăng ký

Bước 4: S-CSCF#1 có thể truy cập AS để kiểm tra và đáp ứng yêu cầu về dịch vụ cho UE

Bước 5: S-CSCF chuyển tiếp bản tin đến I-CSCF#2