Nghiên cứu và phát triển khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV trên mạng 3g

viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt API Application program interface Giao diện lập trình ứng dụng AS Application Server Server ứng dụng BCSM Base call state model Mô hình trạng thái cuộc gọi

-

PHẠM THÀNH BIÊN

ĐỀ TÀI LUẬN VĂN

NGHIÊN CỨU VÀ PHÁT TRIỂN KHỐI BÁO HIỆU IMS

CHO DỊCH VỤ IPTV TRÊN MẠNG 3G

Chuyên ngành : Kỹ thuật Điện tử

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :

TS NGUYỄN TÀI HƯNG

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT 4

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 8

LỜI CAM ĐOAN 1

MỞ ĐẦU 11

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG KIẾN TRÚC MẠNG DI ĐỘNG 3G, PHÂN HỆ IMS VÀ DỊCH VỤ IPTV 13

1.1 Kiến trúc mạng thông tin di động 3G - UMTS 13

1.1.1 Thiết bị di động - UE .14

1.1.2 Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS 15

1.1.3 Mạng Lõi 15

1.2 Phân hệ IMS trong kiến trúc mạng 3G .17

1.2.1 Tổng quan IMS .17

1.2.2 Chức năng các phần tử trong IMS 20

1.2.3 Các giao diện trong IMS 26

1.2.4 IMS của một số tổ chức tiêu chuẩn khác 27

1.3 Dịch vụ IPTV .29

1.3.1 Giới thiệu dịch vụ IPTV 29

1.3.2 Tổng quan về công nghệ IPTV 30

1.3.3 Công nghệ IPTV trên IMS-NGN 32

CHƯƠNG 2: PHÂN HỆ IMS VÀ NỀN TẢNG PHÁT TRIỂN DỊCH VỤ MỚI TRONG MẠNG VIỄN THÔNG 35

2.1 Thủ tục đăng kí mức ứng dụng 35

2.1.1 Luồng thông tin đăng kí với người dùng chưa đăng kí 35

2.1.2 Luồng thông tin đăng kí lại cho người dùng đã đăng kí 37

2.2 Thủ tục xóa đăng kí mức ứng dụng 39

2.2.1 Xóa đăng kí khởi tạo di động 39

2.2.2 Xóa đăng kí khởi tạo mạng 41

2.3 Các thủ tục liên quan đến phiên đa phương tiện IP 46

3.3.1 Kĩ thuật thiết lập mạng mang 46

2.3.2 Phân phối thông tin và sự kiện 48

2.4 Tổng quan về các thủ tục luồng phiên 49

2.5 Thủ tục từ S-CSCF/ MGCF tới S-CSCF/ MGCF .52

2.5.1 (S-S#1) Các nhà khai thác mạng khác nhau thực hiện khởi tạo và kết thúc 52

2.5.2 (S-S#2) Một nhà khai thác mạng thực hiện khởi tạo và kết cuối 56

2.5.3 (S-S#3) Khởi tạo phiên với đầu cuối PSTN trong cùng mạng với S-CSCF .59

2.5.4 (S-S#4) Khởi tạo phiên với đầu cuối PSTN ở mạng khác với S-CSCF 61

2.6 Thủ tục khởi tạo 63

2.6.1 (MO#1) Khởi tạo di động, chuyển mạng 64

2.6.2 (MO#2) Khởi tạo di động, mạng nhà 68

2.7 Thủ tục kết cuối 70

2.7.1 (MT#1) Kết cuối di động, chuyển mạng 71

2.7.2 (MT#2) Kết cuối di động, mạng nhà 75

2.7.3 (MT#3) Kết cuối di động, chuyển mạng miền chuyển mạch kênh 78

2.8 Thủ tục liên quan đến truy vấn thông tin định tuyến 79

2.8.1 Nhận dạng người dùng tới giải đáp HSS 79

2.8.2 Đăng kí trên SLF 80

2.8.3 Mời UE trên SLF 81

2.9 Thủ tục giải phóng phiên 81

2.9.1 Đầu cuối di động khởi tạo giải phóng phiên 82

2.9.2 Mạng khởi tạo giải phóng phiên 84

2.10 Thủ tục cho phép các dịch vụ đa phương tiện tiên tiến 89

2.10.1 Các thủ tục chiếm và giữ phiên 89

2.10.2 Các thủ tục để mã hóa và thương lượng các đặc điểm truyền thông 91

2.10.3 Thủ tục nhận dạng chủ gọi 103

2.10.4 Các thủ tục chuyển hướng phiên 106

2.11 Các thủ tục phiên kết cuối di động với thuê bao chưa biết 114

2.11.1 Xác định thuê bao chưa biết trong HSS 114

2.11.2 Xác định thuê bao chưa biết trong SLF 115

CHƯƠNG 3: ĐỀ XUẤT ỨNG DỤNG KIẾN TRÚC MẠNG IPTV TRÊN NỀN IMS 116

3.1 Giải pháp phát triển ứng dụng IPTV trên IMS-NGN của ETSI TISPAN 116

3.2 Các thành phần chức năng 117

3.2.1 Chức năng điều khiển dịch vụ đa phương tiện (MSCF) 117

3.2.2 Chức năng điều khiển phương tiện IPTV (IMCF) 117

3.2.3 Chức năng phân phối phương tiện IPTV (IMDF) 118

3.2.4 Chức năng lựa chọn và phát hiện dịch vụ 119

3.2.5 UPSF 119

3.3 Các giao diện 119

3.3.1 Điểm tham chiếu Xa 120

3.3.2 Điểm tham chiếu Xc 120

3.3.3 Điểm tham chiếu Xd 120

3.3.4 Điểm tham chiếu y2 120

3.3.5 Điểm tham chiếu Xp 120

KẾT LUẬN 121

TÀI LIỆU THAM KHẢO 122

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT

KÝ HIỆU:

Cx Điểm tham chiếu giữa một CSCF với một HSS

Dx Điểm tham chiếu giữa một I-CSCF với một SLF

Gi Điểm tham chiếu giữa GPRS với một mạng dữ liệu gói bên ngoài

Gm Điểm tham chiếu giữa một P- CSCF với UE

ISC Điểm tham chiếu giữa một CSCF với một server ứng dụng

Iu Giao diện giữa RNC với mạng lõi Nó cũng được coi như một điểm

tham chiếu

Mb Điểm tham chiếu đến các dịch vụ IPv6

Mg Điểm tham chiếu giữa một MGCF với một CSCF

Mi Điểm tham chiếu giữa một CSCF với một BGCF

Mj Điểm tham chiếu giữa một BGCF với một MGCF

Mk Điểm tham chiếu giữa một BGCF với một BGCF khác

Mm Điểm tham chiếu giữa một CSCF với một mạng đa phương tiện IP

Mr Điểm tham chiếu giữa một CSCF với một MRCF

Mw Điểm tham chiếu giữa một CSCF với một CSCF khác

Sh Điểm tham chiếu giữa một AS với một HSS

Si Điểm tham chiếu giữa một IM-SSF với một HSS

Ut Điểm tham chiếu giữa UE và một server ứng dụng (AS)

TỪ VIẾT TẮT:

AMR Adaptive multi rate Thích ứng đa tốc độ

viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt

API Application program interface Giao diện lập trình ứng dụng

AS Application Server Server ứng dụng

BCSM Base call state model Mô hình trạng thái cuộc gọi gốc

BG Border gateway Cổng biên

BGCF Breakout gateway controll funtion Chức năng điều khiển cổng ngăn

cản

BS Bearer service Dịch vụ mang

CAMEL Customised application mobile

enhanced logic

Những lập luận để nâng cao tính

di động ứng dụng cho khách hàng

CAP Camel application part Phần ứng dụng camel

CDR Charging data record Đoạn dữ liệu tính cước

CN Core network Mạng lõi

CS Circuit switched Chuyển mạch kênh

CSCF Call session control function Chức năng điều khiển phiên cuộc

gọi CSE Camel service environment Môi trường dịch vụ camel

DHCP Dynamic Host Configuration

Protocol Giao thức cấu hình host động DNS Domain Name System Hệ thống tên miền

GGSN Gateway GPRS Support Node Node hỗ trợ GPRS cổng

HSS Home subscriber server Server thuê bao nhà

I-CSCF Interrogating – CSCF CSCF – truy vấn

IETF Internet Engineering Task Force Nhóm đặc trách kĩ thuật internet

IM IP multimedia Đa phương tiện IP

viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt

IMCNSS IP multimedia core network

subsystem

Phân hệ mạng lõi đa phương tiện

IP IMSI International mobile subscriber

identifier

Nhận dạng thuê bao di động toàn cầu

IMS IP Multimedia Subsystem Phân hệ đa phương tiện IP

IP Internet Protocol Giao thức internet

IP-CAN IP-Connectivity Access Network Mạng truy nhập kết nối IP

ISDN Integrated Services Digital

P-CSCF Proxy -CSCF CSCF-thể quyền

PCF Policy control function Chức năng điều khiển hợp đồng PDN Packet Data Network Mạng dữ liệu gói

PDP Packet data protocol Giao thức dữ liệu gói

PEF Policy enforcement function Chức năng thúc ép hợp đồng PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng PSI Public Service Identity Nhận dạng dịch vụ chung

SCS Service Capability Server Server có khả năng phục vụ SGSN Serving GPRS Support Node Node hỗ trợ GPRS phục vụ

SLF Subscription Locator Function Chức năng định vị thuê bao

viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt

SSF Service Switching Function Chức năng chuyển mạch dịch vụ SGW Signalling Gateway Cổng báo hiệu

URL Universal Resource Locator Vị trí tài nguyên toàn cầu

USIM UMTS Subscriber Identity Module Modul nhận dạng thuê baoUMTSRAB Radio access bearer Mang truy nhập vô tuyến

SCS Service capability server Server có thể phục vụ

S-CSCF Serving - CSCF CSCF - phục vụ

SLF Subscriber locator function Chức năng vị trí thuê bao

SIM Subsciber identifier modul Khối nhận dạng thuê bao

SIP Session initiation protocol Giao thức khởi tạo phiên

SGW Signalling gateway Cổng báo hiệu

THIG Topology hiding interwork

gateway Cổng tương tác ẩn giao thức

UE User Equipment Thiết bị người dùng

UMTS Universal mobile

telecommunication system

Hệ thống thông tin di động toàn cầu

DANH MỤC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Hình 1 1: Kiến trúc mạng thông tin di động 3G .13

Hình 1 2: Cấu trúc của UE 14

Hình 1 3: Kiến trúc của mạng thông tin di động 3G 16

Hình 1 4: Sơ đồ kiến trúc IMS của 3GPP 20

Hình 1 5: Kiến trúc các CSCF 20

Hình 1 6: Kiến trúc MRF 24

Hình 1 7: Mô hình IMS của ETSI 27

Hình 1 8: Mô hình IMS của ITU-T 28

Hình 1 9: Mô hình kiến trúc hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV 30

Hình 1 10: Các bước phát triển chính của IPTV 32

Hình 2 1: Đăng kí với người dùng chưa đăng kí……… 35

Hình 2 2: Đăng kí lại với người dùng đã được đăng kí 38

Hình 2 3: Xóa đăng kí với người dùng đã được đăng kí 40

Hình 2 4: Xóa đăng kí khởi tạo mạng – hết thời gian đăng kí 42

Hình 2 5: Xóa đăng kí ứng dụng khởi tạo mạng bởi HSS – quản lí 44

Hình 2 6: Xóa đăng kí ứng dụng khởi tạo mạng-mặt bằng dịch vụ 45

Hình 2 7: Thiết lập mạng mang tùy chọn thông báo trước 47

Hình 2 8: Cung cấp các sự kiện dịch vụ liên quan đến các điểm đầu cuối 49

Hình 2 9: Tổng quan về các phần của luồng phiên 50

Hình 2 10: Thủ tục phục vụ tới phục vụ-các nhà khai thác khác nhau (phần 1) 53

Hình 2 11: Thủ tục phục vụ tới phục vụ-các nhà vận hành mạng khác nhau (phần 2) .54

Hình 2 12: Thủ tục từ Serving tới Serving – Cùng nhà khai thác 57

Hình 2 13: Thủ tục từ Serving tới PSTN – Cùng nhà khai thác mạng 60

Hình 2 14: Thủ tục từ Serving tới PSTN – Khác nhà khai thác 62

Hình 2 15: Thủ tục khởi tạo di động – chuyển mạng 65

Hình 2 16: Thủ tục khởi tạo di động-mạng nhà 68

Hình 2 17: Thủ tục kết cuối di động – chuyển mạng (Phần 1) 72

Hình 2 18: Thủ tục kết cuối di động – chuyển mạng (phần 2) 73

Hình 2 19: Thủ tục kết cuối di động – mạng nhà 76

Hình 2 20: Thủ tục kết cuối di động tại một thuê bao không đăng kí dịch vụ IMS

nhưng đăng kí dịch vụ chuyển mạch kênh 78

Hình 2 21: Đăng kí trên SLF (trường hợp 1) 80

Hình 2 22: Đăng kí trên SLF(trường hợp 2) 80

Hình 2 23: Mời UE trên SLF 81

Hình 2 24: Di động khởi tạo giải phóng phiên 82

Hình 2 25: Mạng khởi tạo giải phóng phiên – P-CSCF khởi tạo giải phóng PDP Context 85

Hình 2 26: P-CSCF thiết lập giải phóng phiên sau khi mất thông tin vô tuyến 87

Hình 2 27: Mạng thiết lập giải phóng phiên ; S-CSCF giải phóng 88

Hình 2 28: Chiếm và giữ phiên từ di động tới di động 90

Hình 2 29: Thương lượng mã hóa trong quá trình thiết lập phiên 93

Hình 2 30: Mã hóa hoặc thay đổi luồng phương tiện –Cùng tài nguyên 95

Hình 2 31: Thay đổi phương tiện hoặc bộ mã hóa – tài nguyên mới 97

Hình 2 32: Phiên đa phương tiện – bổ sung thêm các phương tiện khác 100

Hình 2 33: Nhận thực nhận dạng chủ gọi .103

Hình 2 34: Ngăn chặn nhận dạng chủ gọi 105

Hình 2 35: Chuyển hướng phiên được khởi tạo bởi S-CSCF tới IMS 106

Hình 2 36: Chuyển hướng phiên được khởi tạo bởi S-CSCF tới tất cả các điểm đầu cuối 108

Hình 2 37: Chuyển hướng phiên được khởi tạo bởi P-CSCF .109

Hình 2 38: Chuyển hướng phiên được thiết lập bởi UE .111

Hình 2 39: Chuyển hướng phiên sau khi đã thiết lập mạng mang 113

Hình 2 40: HSS xác định thuê bao chưa biết 115

Hình 2 41: SLF xác định thuê bao chưa biết 115

Hình 3 1: Kiến trúc IPTV trên nền IMS-NGN của TISPAN….………116

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan Luận văn Thạc sỹ khoa học này là chính tôi nghiên cứu và thực hiện Các thông tin,

số liệu được sử dụng trong luận văn là hoàn toàn trung thực, chính xác và có nguồn gốc rõ ràng

Hà Nội, ngày 18 tháng 10 năm 2010

Tác giả

Phạm Thành Biên

Thực tế, mạng viễn thông đã có một bước tiến dài nhờ có sự bùng nổ của công nghệ 3G và các công nghệ mới Mạng viễn thông không những chỉ thỏa mãn cho khách hàng các dịch vụ thoại, phi thoại, Internet và các dịch vụ băng rộng mà còn phải đáp ứng cho khách hàng các dịch vụ có độ tích hợp cao, các dịch vụ đa phương tiện với các thuộc tính an ninh, bảo mật, chất lượng, linh hoạt và thông minh nhất

Trong bối cảnh như vậy việc triển khai “Khối báo hiệu IMS cho dịch vụ IPTV trên mạng 3G” là rất cần thiết Nội dung của luận văn này giải quyết một số vấn đề

cụ thể về phân hệ đa phương tiện IP (IMS) trong mạng lõi 3G (NGN) Nội dung của luận văn tập trung chủ yếu vào kiến trúc IMS, chức năng các phần tử của IMS và các thủ tục cần thiết trên các giao diện bên trong IMS và giữa IMS với các phân hệ khác để cung cấp dịch vụ đa phương tiện cụ thể là dịch vụ IPTV

Để thực hiện nội dung đó, luận văn được chia thành 3 phần như sau:

Chương 1: Giới thiệu tổng quan kiến trúc mạng 3G, hạ tầng mạng để cung cấp

dịch vụ đa phương tiện IPTV và cấu trúc phân hệ IMS của 3GPP trong kiến trúc mạng Nội dung chính của phần này là giới thiệu phân hệ IMS của 3GPP trong kiến trúc NGN, vai trò chức năng các phần tử của nó Ngoài ra phần này còn giới thiệu kiến trúc IMS của một số tổ chức khác như ITU-T, TISPAN và so sánh kiến trúc của các tổ chức này

Chương 2: Nghiên cứu các thủ tục cần thiết trên các giao diện bên trong phân

hệ IMS và trên các giao diện giữa IMS với các phân hệ khác trong kiến trúc mạng

để cung cấp dịch vụ đa phương tiện và hội tụ mạng

Các thủ tục trong phân hệ IMS của 3GPP gồm:

ƒ Các thủ tục liên quan đến CSCF

ƒ Các thủ tục đăng kí, đăng kí lại và xóa đăng kí cho người dùng

ƒ Các thủ tục cho các phiên đa phương tiện như khởi tạo, kết cuối, truy vấn thông tin và giải phóng phiên

ƒ Các thủ tục cho phép các dịch vụ tiên tiến…

Đây là nội dung chính mà đề tài cần thực hiện khi nghiên cứu phân hệ IMS

Chương 3: Đề xuất một mô hình ứng dụng cụ thể cho triển khai dịch vụ IPTV

dựa trên nền tảng công nghệ IMS trong kiến trúc mạng Phân tích chức năng của các thành phần trong mô hình, phân tích 5 giao diện chuyên dụng cho IPTV trên IMS-NGN

Sau ba phần này là những đánh giá, tổng kết cuối cùng của tác giả sau khi thực hiện luận văn

Do có sự hạn chế về thời gian, thực tiễn, nội dung kiến thức của luận văn còn rất mới và năng lực bản thân tác giả còn hạn chế nên nội dung của luận văn này chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót Tôi rất mong nhận được sự góp ý của các thầy cô giáo và đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện và được áp dụng vào thực

tế mang lại hiệu quả cao

Tôi xin chân thành cảm ơn TS.Nguyễn Tài Hưng và các thầy cô giáo trong

Khoa Điện tử - Viễn thông - Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã hướng dẫn tôi trong suốt thời gian học tập và thực hiện luận văn tại trường

Tôi xin chân thành cảm ơn !

Hà Nội, Ngày 18 tháng 10 năm 2010

Tác giả

Phạm Thành Biên

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG KIẾN TRÚC MẠNG DI ĐỘNG 3G,

PHÂN HỆ IMS VÀ DỊCH VỤ IPTV 1.1 Kiến trúc mạng thông tin di động 3G - UMTS

3G UMTS (Universal Mobile Telecommunications System: Hệ thống thông tin di động toàn cầu) có thể sử dụng hai kiểu RAN Kiểu thứ nhất sử dụng công nghệ đa truy nhập WCDMA (Wide Band Code Devision Multiple Acces: đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng) được gọi là UTRAN (UMTS Terrestrial Radio Network: mạng truy nhập vô tuyến mặt đất của UMTS) Kiểu thứ hai sử dụng công nghệ đa truy nhập TDMA được gọi là GERAN (GSM EDGE Radio Access Network: mạng truy nhập vô tuyến dưa trên công nghệ EDGE của GSM) Trong luận văn này tôi chỉ xét đề cập đến công nghệ duy nhất trong đó UMTS đựơc gọi là 3G WCDMA UMTS

Một mạng UMTS bao gồm ba phần:

- Thiết bị di động (UE: User Equipment)

- Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS (UTRAN: UMTS Terrestrial Radio Network)

- Mạng lõi (CN: Core Network)

Hình 1 1: Kiến trúc mạng thông tin di động 3G

1.1.1 Thiết bị di động - UE

UE bao gồm ba thiết bị: thiết bị đầu cuối (TE), thiết bị di động (ME) và module nhận dạng thuê bao UMTS (USIM)

Có thể nói đây là phần hệ thống có nhiều thiết bị nhất và sự phát triển của nó

sẽ ảnh hưởng lớn lên các ứng dụng và các dịch vụ khả dụng Giá thành giảm nhanh chóng sẽ tạo điều kiện cho người sử dụng mua thiết bị của UMTS Điều này đạt được nhờ tiêu chuẩn hóa giao diện vô tuyến và cài đặt mọi trí tuệ tại các card thông minh

Hình 1 2: Cấu trúc của UE

1.1.1.1 Các đầu cuối (TE)

TE không chỉ đơn thuần dành cho thoại mà còn cung cấp các dịch vụ dữ liệu nên máy đầu cuối trở thành tổ hợp của máy thoại di động, modem và máy tính bỏ túi

Đầu cuối hỗ trợ hai giao diện:

- Giao diện Uu định nghĩa liên kết vô tuyến (giao diện WCDMA) Nó đảm nhiệm toàn bộ kết nối vật lý với mạng UMTS

- Giao diện thứ hai là giao diện Cu giữa UMTS IC card (UICC) và đầu cuối Giao diện này tuân theo tiêu chuẩn cho các card thông minh (có bộ

vi xử lý và bộ nhớ để lưu trữ) Ứng dụng USIM chạy trên UICC

1.1.1.2 USIM

Trong hệ thống GSM, SIM card lưu giữ thông tin cá nhân (đăng ký thuê bao) cài cứng trên card Modul nhận dạng thuê bao UMTS được cài như một ứng dụng trên UICC Điều này cho phép lưu nhiều ứng dụng hơn và nhiều chữ ký (khóa) điện

tử hơn cùng với USIM cho các mục đích khác (các mã truy nhập giao dịch ngân hàng an ninh) Ngoài ra có thể có nhiều USIM trên cùng một UICC để hỗ trợ truy nhập đến nhiều mạng USIM chứa các hàm và số liệu cần để nhận dạng và nhận thực thuê bao trong mạng UMTS Nó có thể lưu cả bản sao hồ sơ của thuê bao Người sử dụng phải tự mình nhận thực đối với USIM bằng cách nhập mã PIN Điều

này đảm bảo rằng chỉ người sử dụng đích thực mới được truy nhập mạng UMTS Mạng sẽ chỉ cung cấp các dịch vụ cho người nào sử dụng đầu cuối dựa trên nhận dạng USIM được đăng ký

1.1.2 Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS

UTRAN là liên kết giữa người sử dụng và mạng lõi Nó gồm các phần tử đảm bảo các cuộc truyền thông UMTS trên vô tuyến và điều khiển chúng

UTRAN được định nghĩa giữa hai giao diện

- Giao diện Iu giữa UTRAN và mạng lõi (CN), gồm hai phần: Iu_PS cho miền chuyển mạch gói và Iu_CS cho miền chuyển mạch kênh

- Giao diện Uu giữa UTRAN và thiết bị người sử dụng

1.1.2.1 NodeB

Trong UMTS trạm gốc được gọi là node B Nhiệm vụ của node B:

- Là thực hiện kết nối vô tuyến vật lý giữa đầu cuối với nó

- Node B nhận tín hiệu trên giao diện Iub từ RNC và chuyển nó vào tín hiệu vô tuyến trên giao diện Uu

- Node B cũng thực hiện một số thao tác quản lý tài nguyên vô tuyến cơ sở như điều khiển công suất Tính năng này để phòng ngừa vấn đề gần xa; nghĩa là nếu tất cả các đầu cuối đều phát cùng một công suất, thì các đầu cuối gần node B nhất sẽ che lấp tín hiệu từ các đầu cuối ở xa NodeB kiểm tra công suất thu từ các đầu cuối khác nhau và thông báo cho chúng giảm công suất hoặc tăng công suất sao cho node B luôn thu được công suất như nhau từ tất cả các đầu cuối

1.1.2.2 RNC

RNC chịu trách nhiệm cho một hay nhiều trạm gốc và điều khiển các tài nguyên của chúng Đây cũng chính là điểm truy nhập dịch vụ mà UTRAN cung cấp cho CN Nó được nối đến CN bằng hai kết nối:

- Một cho miền chuyển mạch gói (đến GPRS qua SGSN và GGSN)

- Một đến miền chuyển mạch kênh (MGW)

Một nhiệm vụ quan trọng nữa của RNC là bảo vệ sự bí mật và toàn vẹn Sau thủ tục nhận thực và thỏa thuận khóa, các khoá bảo mật và toàn vẹn được đặt vào RNC

1.1.3 Mạng Lõi

Bao gồm các MSC server và cổng các phương tiện MGW MSC chứa tất cả các phần mềm điều khiển cuộc gọi, quản lý di động có ở một MSC tiêu chuẩn Tuy

nhiên nó không chứa ma trận chuyển mạch Ma trận chuyển mạch nằm trong MGW được MSC Server điều khiển và có thể đặt xa MSC Server

Hình 1 3: Kiến trúc của mạng thông tin di động 3G

Báo hiệu điều khiển các cuộc gọi chuyển mạch kênh được thực hiện giữa RNC và MSC Server Đường truyền cho các cuộc gọi chuyển mạch kênh đựơc thực hiện giữa RNC và MGW Thông thường MGW nhận các cuộc gọi từ RNC và định tuyến các cuộc gọi này đến nơi nhận trên các đường trục gói Trong nhiều trường

hợp đường trục gói sử dụng Giao thức truyền tải thời gian thực (RTP: Real Time

Transport Protocol) trên Giao thức Internet (IP) Từ hình 1.3 ta thấy lưu lượng số

liệu gói từ RNC đi qua SGSN và từ SGSN đến GGSN trên mạng đường trục IP Cả

số liệu và tiếng đều có thể sử dụng truyền tải IP bên trong mạng lõi Đây là mạng truyền tải hoàn toàn IP

Tại nơi mà một cuộc gọi cần chuyển đến một mạng khác, PSTN chẳng hạn,

sẽ có một cổng đa phương tiện khác (MGW) được điều khiển bởi MSC Server cổng (GMSC server) MGW này sẽ chuyển tiếng thoại được đóng gói thành PCM tiêu chuẩn để đưa đến PSTN Như vậy chuyển đổi mã chỉ cần thực hiện tại điểm này Ví dụ: nếu tiếng ở giao diện vô tuyến được truyền tại tốc độ 12,2 kbps, thì tốc độ này chỉ phải chuyển vào 64 kbps ở MGW giao tiếp với PSTN Truyền tải kiểu này cho phép tiết kiệm đáng kể độ rộng băng tần nhất là khi các MGW cách xa nhau

Giao thức điều khiển giữa MSC Server hoặc GMSC Server với MGW là giao thức ITU H.248 (giao thức này được ITU và IETF cộng tác phát triển) Nó có tên là điều khiển cổng đa phương tiện (MEGACO: Media Gateway Control) Giao thức điều khiển cuộc gọi giữa MSC Server và GMSC Server có thể là một giao thức điều

khiển cuộc gọi bất kỳ 3GPP đề nghị sử dụng (không bắt buộc) giao thức Điều khiển

cuộc gọi độc lập vật mang (BICC: Bearer Independent Call Control) được xây

dựng trên cơ sở khuyến nghị Q.1902 của ITU

Trong nhiều trường hợp MSC Server hỗ trợ cả các chức năng của GMSC Server Ngoài ra MGW có khả năng giao diện với cả RAN và PSTN Khi này cuộc gọi đến hoặc từ PSTN có thể chuyển nội hạt, nhờ vậy có thể tiết kiệm đáng kể đầu

tư

Ví dụ: xét trường hợp khi một RNC được đặt tại thành phố A và được điều khiển bởi một MSC đặt tại thành phố B Giả sử thuê bao thành phố A thực hiện cuộc gọi nội hạt Nếu không có cấu trúc phân bố, cuộc gọi cần chuyển từ thành phố

A đến thành phố B (nơi có MSC) để đấu nối với thuê bao PSTN tại chính thành phố

A Với cấu trúc phân bố, cuộc gọi có thể được điều khiển tại MSC Server ở thành phố B nhưng đường truyền các phương tiện thực tế có thể vẫn ở thành phố A, nhờ vậy giảm đáng kể yêu cầu truyền dẫn và giá thành khai thác mạng

Từ hình 1.3 ta cũng thấy rằng HLR cũng có thể được gọi là Server thuê bao tại nhà (HSS: Home Subscriber Server) HSS và HLR có chức năng tương đương, ngoại trừ giao diện với HSS là giao diện trên cơ sở truyền tải gói (IP chẳng hạn) trong khi HLR sử dụng giao diện trên cơ sở báo hiệu số 7 Ngoài ra còn có các giao diện (không có trên hình vẽ) giữa SGSN với HLR/HSS và giữa GGSN với HLR/HSS

Rất nhiều giao thức được sử dụng bên trong mạng lõi là các giao thức trên cơ

sở gói sử dụng hoặc IP hoặc ATM Tuy nhiên mạng phải giao diện với các mạng truyền thống qua việc sử dụng các cổng đa phương tiện Ngoài ra mạng cũng phải giao diện với các mạng SS7 tiêu chuẩn Giao diện này được thực hiện thông qua cổng SS7 (SS7 GW) Đây là cổng mà ở một phía nó hỗ trợ truyền tải bản tin SS7 trên đường truyền tải SS7 tiêu chuẩn, ở phía kia nó truyền tải các bản tin ứng dụng SS7 trên mạng gói (IP chẳng hạn) Các thực thể như MSC Server, GMSC Server và HSS liên lạc với cổng SS7 bằng cách sử dụng các giao thức truyền tải được thiết kế đặc biệt để mang các bản tin SS7 ở mạng IP Bộ giao thức này được gọi là Sigtran

1.2 Phân hệ IMS trong kiến trúc mạng 3G

1.2.1 Tổng quan IMS

Hệ thống con đa phương tiện IP (IMS) là phần mạng được xây dựng nhằm thực hiện nhiệm vụ hội tụ mạng và cung cấp dịch vụ đa phương tiện cho đầu cuối của khách hàng

IMS là một phần của kiến trúc mạng thế hệ kế tiếp được cấu thành và phát triển bởi tổ chức 3GPP và 3GPP2 để hỗ trợ truyền thông đa phương tiện hội tụ giữa thoại, video, audio với dữ liệu và hội tụ truy nhập giữa 2G, 3G và 4G với mạng không dây

IMS được thiết kế dựa trên SIP cho phép truyền bất kì phương tiện truyền thông nào như thoại, video hay dữ liệu qua bất kì mạng nào

Phân hệ mạng lõi đa phương tiện IP bao gồm tất cả các thành phần mạng lõi (CN) để cung cấp các dịch vụ đa phương tiện IP Các thành phần này bao gồm tất

cả các thành phần liên quan đến mạng báo hiệu và mạng mang như đã xác định ở 3GPP TS 23 002: "Network Architecture" Dịch vụ đa phương tiện IP được dựa trên khả năng điều khiển phiên, các mạng mang đa phương tiện, các tiện ích của miền chuyển mạch gói (PS) do IETF xác định

Để các đầu cuối đường dây có thể truy nhập độc lập với vận hành và bảo dưỡng qua mạng Internet, phân hệ đa phương tiện IP đã cố gắng tương thích với các chuẩn IETF (chuẩn Internet) Trong một số trường hợp là lấy chuẩn giao thức của IETF do

đó các giao diện này tương thích hợp lý với các chuẩn Internet ví dụ như giao thức SIP

Phân hệ mạng lõi đa phương tiện IP cho phép các nhà vận hành mạng di động mặt đất PLMN sẵn sàng phục vụ các dịch vụ đa phương tiện cho khách hàng của họ bằng cách xây dựng lên các ứng dụng, các dịch vụ với các giao thức Internet Ở đây không có mục đích là để chuẩn hóa các dịch vụ trong phạn vi của phân hệ IM CN,

mà mục đích chính là để các dịch vụ sẽ được phát triển do các nhà khai thác mạng PLMN và hiệp hội các nhà cung cấp thứ ba khác bao gồm cả không gian Internet đang sử dụng và phân hệ IM CN Phân hệ IM CN có thể cho phép hội tụ để truy nhập thoại, hình ảnh, video, bản tin, dữ liệu và web dựa trên các công nghệ cho người dùng đầu cuối không dây, và có thể phối hợp sự phát triển về Internet với sự phát triển của truyền thông di động

Giải pháp cuối cùng để có thể hỗ trợ các ứng dụng đa phương tiện IP gồm có các đầu cuối, mạng truy nhập vô tuyến UTRAN, mạng lõi GPRS tiên tiến, và các thành phần chức năng đặc biệt của phân hệ IMS CN được mô tả trong luận văn này

Sự khác biệt của IMS với kiến trúc mạng truyền thống là lớp ứng dụng và chuyển mạch rất gần với mạng truy nhập, với kiến trúc này nó có thể áp dụng cho bất kì mạng truy nhập nào như 3G, Wifi, DSL, cable …

Các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông đang chuyển dịch vụ thoại truyền thống sang VoIP để tối ưu cho giá thành đầu tư và giá thành dịch vụ Tuy nhiên nếu chỉ chuyển sang mỗi mạng VoIP thì vẫn không đủ để giải quyết hết những lo âu về giá thành đầu tư, giá cước thu nhập và còn phải tăng nhiều chi phí mới Khi dịch vụ

thông hướng kết nối đa phương tiện thời gian thực chạy trên mạng IP và cùng chia

sẽ một sự sắp xếp client-server chung như dịch vụ tin khẩn, cuộc gọi khẩn, hội nghị mạng và các dịch vụ VoIP, 3G … Thêm vào đó để VoIP có thể hỗ trợ lớp các dịch

vụ mới như dich vụ đa phương tiện, dịch vụ tích hợp thì cần có một nền tảng chuyển tiếp dịch vụ mới Nền tảng ở đây được chọn chính là IMS (IP Multimedia Subsystem) do 3GPP định nghĩa và phát triển Giải pháp của họ là thoại thế hệ kế tiếp với hệ thống dữ liệu, phần mềm và các dịch vụ chuyên nghiệp, để đáp ứng mạng cần hoạt động cả mạng đường dây và mạng không dây

Tuy nhiên để các thành phần này hội tụ với các lớp dịch vụ mới và đảm bảo QoS thì mạng phải có một kiến trúc dịch vụ phù hợp và có khả năng để hỗ trợ cho:

ƒ Tách lớp đầu cuối và truyền tải khỏi lớp điều khiển phiên

ƒ Quản lí phiên qua các dịch vụ thời gian thực

ƒ Tương thích với dịch vụ mạng thông minh tiên tiến

ƒ Tương tác trong suốt với các mạng TDM trước đây

ƒ Hội tụ dịch vụ mạng không dây và dịch mạng đường dây

ƒ Pha trộn thoại với các dịch vụ thời gian thực

ƒ Thống nhất kĩ thuật để chia sẻ thông tin thộc tính người dùng qua dịch vụ

ƒ Thống nhất kĩ thuật để nhận thực và quảng bá người dùng đầu cuối

ƒ Mở ra giao diện chuẩn và giao diện lập trình ứng dụng

3GPP, ETSI và diễn đàn Parlay định nghĩa kiến trúc dịch vụ IMS để hỗ trợ các yêu cầu đã nói đến trước đây qua phiên bản sau:

Hình 1 4: Sơ đồ kiến trúc IMS của 3GPP

1.2.2 Chức năng các phần tử trong IMS

CSCF có thể có một số vai trò khác nhau khi được sử dụng trong phân hệ đa phương tiện IP Nó có thể hoạt động như một Proxy-CSCF (P-CSCF), như một Serving-CSCF (S-CSCF), và có thể như một Interrogating-CSCF (I-CSCF) Hình sau thể hiện kiến trúc CSCF với các giao diện của nó

Mạng báo hiệu

di động kế thừa

người đại diện ví dụ tiếp nhận hay yêu cầu rồi phục vụ hoặc gửi chúng đi P-CSCF

sẽ không thay đổi các URI yêu cầu trong bản tin INVITE SIP P-CSCF có thể cư xử như một UA nhưng nó có thể kết thúc độc lập với giao dịch SIP

Chức năng điều khiển hợp đồng (PCF) là một thực thể logic của P-CSCF P-CSCF thực hiện các chức năng sau:

- Chuyển tiếp yêu cầu đăng kí SIP nhận được từ UE tới một I-CSCF đã xác định sử dụng tên miền mạng nhà khi được UE cung cấp

- Chuyển tiếp một bản tin SIP nhận được từ UE tới một Server SIP (e.g CSCF) với tên của P-CSCF đã nhận được từ thủ tục đăng kí

S Gửi đáp ứng hoặc yêu cầu tới UE

Phát hiện hoặc điều khiển các yêu cầu thiết lập phiên khẩn cấp như các thủ tục điều khiển lỗi

- Phát ra các CDRs

- Bảo dưỡng hệ thống bảo mật giữa nó và UE

- Thực hiện nén hoặc giải nén các bản tin SIP

- Trao quyền quản lí mạng mang và quản lí QoS

1.2.2.2 I-CSCF (Interrogating-CSCF )

I-CSCF là điểm giao tiếp trong phạm vi mạng của nhà khai thác cho tất cả các kết nối tới thuê bao của nhà khai thác mạng, hoặc một thuê bao chuyển mạng hiện tại nằm trong phạm vi vùng phục vụ của nhà khai thác mạng Trong một mạng có thể có nhiều I-CSCF

I-CSCF thực hiện các chức năng sau:

ƒ Đăng kí

- Phân bổ một S-CSCF cho một người dùng thực hiện đăng kí SIP

ƒ Các luồng liên quan đến phiên và không liên quan đến phiên

- Định tuyến yêu cầu SIP nhận được từ mạng khác tới S-CSCF

- Nhận địa chỉ của S-CSCF từ HSS

- Gửi yêu cầu hoặc đáp ứng SIP tới S-CSCF đã xác định trong bước trên

ƒ Sử dụng tài nguyên và thanh toán

- Phát ra các CDRs

ƒ Cổng liên mạng ẩn cấu hình: trong việc thực hiện các chức năng trên nhà khai thác có thể sử dụng chức năng cổng liên mạng ẩn cấu hình (THIG) trong I-CSCF hoặc kĩ thuật khác để ẩn cấu hình và khả năng của mạng khỏi các mạng ngoài Khi một I-CSCF được chọn để ẩn cấu hình thì để truyền

phiên qua các miền mạng khác nhau I-CSCF(THIG) sẽ gửi yêu cầu hoặc đáp ứng SIP tới I-CSCF(THIG) khác được phép vận hành và bảo dưỡng độc lập cấu hình

1.2.2.3 S-CSCF (Serving-CSCF)

S-CSCF thực hiện dịch vụ điều khiển phiên cho UE Nó bảo dưỡng trạng thái một phiên khi cần thiết để nhà khai thác mạng hỗ trợ các dịch vụ Trong phạm vi mạng của nhà khai thác các S-CSCF khác nhau có thể có các chức năng khác nhau S-CSCF thực hiện các chức năng như sau:

ƒ Đăng kí: Có thể xử lí như một REGISTRAR, nó tiếp nhận yêu cầu đăng kí

và thiết lập thông tin khả dụng cho nó qua server vị trí (e.g HSS)

ƒ Lưu lượng liên quan đến phiên và không liên quan đến phiên

- Điều khiển phiên cho các đầu cuối đã đăng kí Nó sẽ từ chối truyền thông IMS từ/ tới nhận dạng người dùng chung đã bị ngăn chặn khỏi IMS sau khi

- Tương tác với mặt bằng dịch vụ để hỗ trợ các loại dịch vụ

- Cung cấp cho các điểm đầu cuối bằng việc cung cấp các thông tin

- Thay mặt cho một điểm đầu cuối khởi tạo (e.g thuê bao khởi tạo hoặc UE)

o Nhận địa chỉ của I-CSCF từ cơ sở dữ liệu để nhà khai thác mạng phục vụ thuê bao đích từ tên người dùng đích (e.g Số điện thoại được quay hoặc URL SIP), khi thuê bao đích là khách từ một nhà khai thác mạng khác gửi yêu cầu hoặc đáp ứng SIP tới I-CSCF đó

o Khi tên của thuê bao đích (số điện thoại được quay hoặc URL SIP)

và thuê bao khởi tạo là khách của cùng một nhà khai thác mạng gửi yêu cầu hoặc đáp ứng SIP tới một I-CSCF trong phạm vi mạng của nhà khai thác

o Phụ thuộc vào chính sách của nhà khai thác mà yêu cầu hoặc đáp ứng SIP gửi tới server SIP khác đặt trong phạm vi một miền ISP bên ngoài phân hệ IM CN

o Gửi yêu cầu hoặc đáp ứng SIP tới BGCF để định tuyến cuộc gọi tới miền PSTN hoặc miền chuyển mạch kênh

- Thay mặt điểm đầu cuối đích (thuê bao kết cuối hoặc UE)

o Gửi đáp ứng hoặc yêu cầu SIP tới một P-CSCF cho thủ tục MT tới một thuê bao nhà trong phạm vi mạng nhà, hoặc cho một thuê bao chuyển mạng trong phạm vi mạng khách mà ở đó mạng nhà không

có một I-CSCF trong tuyến

o Gửi đáp ứng hoặc yêu cầu SIP tới một I-CSCF trong thủ tục MT cho thuê bao chuyển mạng trong phạm vi một mạng khách mà ở đó mạng nhà không có I-CSCF trong tuyến này

o Gửi đáp ứng hoặc yêu cầu SIP tới một BGCF để định tuyến cuộc gọi tới PSTN hoặc miền chuyển mạch kênh

- Sử dụng tài nguyên và thanh toán

o Phát ra các CDRs

1.2.2.4 BGCF (Breakout Gateway Control Function)

Chức năng điều khiển cổng chuyển mạng (BGCF) lựa chọn mạng PSTN hoặc mạng chuyển mạch kênh (CSN) mà lưu lượng 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 chuyển sang mạng không nằm cùng với BGCF thì BGCF sẽ gửi báo hiệu phiên này tới BGCF đang quản lí mạng đích đó BGCF thực hiện các chức năng như sau:

- Nhận yêu cầu từ S-CSCF để lựa chọn một điểm chuyển lưu lượng phù hợp sang PSTN hay CSN

- Lựa chọn mạng đang tương tác với PSTN hay CSN 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-CSCF(THIG)

về phía BGCF của mạng đó

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

- Đưa ra các CDRs

BGCF có thể sử dụng thông tin nhận được từ các giao thức khác hoặc sử dụng thông tin quản lí khi lựa chọn mạng sẽ tương tác

1.2.2.5 HSS (Home subscriber Server)

Đây là cơ sở dữ liệu chung cho tất cả các người dùng, nó chứa cả HLR trong thể thức mạng GPRS Nó chịu trách nhiệm lưu trữ danh sách các đặc điểm và thuộc tính dịch vụ của người dùng đầu cuối Danh sách này được sử dụng để kiểm tra vị

trí và các biện pháp truy nhập thuê bao Nó cung cấp thông tin thuộc tính người dùng một cách trực tiếp hoặc thông qua các server Thuộc tính thuê bao lưu trữ gồm: nhận dạng người dùng, dịch vụ đã thuê bao, thông tin trao quyền HSS chứa các chức năng đa phương tiện IP để truyền tải thông tin tới các thực thể thích hợp trong mạng lõi để thiết lập cuộc gọi/ phiên, an ninh, trao quyền vv Nó cũng truy nhập vào các server nhận thực như AUC, AAA

1.2.2.6 MGCF (Media Gateway Control Function)

Thành phần này là điểm kết cuối cho PSTN/ PLMN cho một mạng xác định MGCF thực hiện các chức năng sau:

- Điều khiển trạng thái cuộc gọi gắn liền với điều khiển kết nối cho các kênh phương tiện trong một MGW

- Truyền thông với CSCF

- MGCF lựa chọn CSCF phụ thuộc vào số định tuyến cho các cuộc gọi lối vào

từ các mạng kế thừa

- Thực hiện chuyển đổi giao thức giữa mạng kế thừa (ví dụ ISUP, R1/ R2 vv)

và các giao thức điều khiển cuộc gọi mạng R00

- Giải sử MGCF nhận được thông tin ngoài băng thì nó có thể chuyển tiếp thông tin này tới CSCF/ MGW

1.2.2.7 MRF (Multimedia resource function)

Kiến trúc liên quan đến chức năng tài nguyên đa phương tiện (MRF) được thể hiện trong hình như sau:

Hình 1 6: Kiến trúc MRF

MRF được phân tách thành bộ điều khiển chức năng tài nguyên đa phương tiện MRFC và bộ xử lí chức năng tài nguyên đa phương tiện MRFP như hình vẽ trên thể hiện

Nhiệm vụ của của MRFC như sau:

- Điều khiển tài nguyên phương tiện trong MRFP

- Dịch thông tin đến từ AS và S-CSCF (Ví dụ nhận dạng phiên) để điều khiển MRFP một cách phù hợp

Nhiệm vụ của MRFP như sau:

- Điều khiển phần mang giữa MRFP và GGSN

- Cung cấp tài nguyên để MRFC điều khiển

- Trộn các luồng phương tiện lối vào

- Tài nguyên luồng phương tiện

- Xử lí luồng phương tiện

1.2.2.8 IMS-MGW (IP multimedia sbsystem-Media gateway function)

Một IMS-MGW có thể kết thúc các kênh mang từ mạng chuyển mạch kênh và các luồng phương tiện từ mạng chuyển mạch gói (ví dụ dòng RTP trong mạng IP) IMS-MGW có thể hỗ trợ chuyển đổi phương tiện điều khiển mang và xử lí tải trọng (ví dụ mã hóa, triệt vọng, cầu hội nghị) Nó có thể:

- Tương tác với MRCF để điều khiển tài nguyên

- Tự nó điều khiển tài nguyên như triệt tiếng vọng…

- Có thể cần phải mã hóa

IMS-MGW sẽ được cung cấp tài nguyên cần thiết để hỗ trợ các phương tiện truyền tải UMTS/ GSM Hơn nữa IMS-MGW còn phải bổ sung thêm nhiều bộ mã hóa và các giao thức khung và hỗ trợ các chức năng đặc tả di động

1.2.2.9 SGW (Signalling gateway function)

Chức năng cổng báo hiệu được sử dụng để kết nối các mạng báo hiệu khác nhau

ví dụ mạng báo hiệu SCTP/ IP và mạng báo hiệu SS7 Chức năng cổng báo hiệu có thể triển khai như một thực thể đứng một mình hoặc bên trong môj thực thể khác Các luồng phiên trong đặc tả này không thể hiện SGW nhưng khi làm việc với PSTN hay miền chuyển mạch kênh thì cần có một SGW để chuyển đổi truyền tải báo hiệu SGW được triển khai như hai node logic sau:

Cổng báo hiệu chuyển mạng (R-SGW)

Vai trò của R-SGW liên quan đến chuyển mạng từ/ tới miền chuyển mạch kênh 2G/ R99 và miền GPRS tới/ từ miền dịch vụ thoại MUTS R00 và miền GPRS UMTS Để chuyển mạng đúng cách R-SGW thực hiện chuyển đổi báo hiệu tại lớp transport

Cổng báo hiệu truyền tải T-SGW (Transport Singnalling Gateway)

Thành phần này trong mạng R4/5 là các điểm kết cuối PSTN/ PLMN trong một mạng xác định Nó ánh xạ báo hiệu cuộc gọi từ/ tới PSTN/ PLMN lên mạng mang

IP và gửi nó từ/ tới MGCF

1.2.3 Các giao diện trong IMS

Để các loại dịch vụ đa phương tiện được chuyển qua miền chuyển mạch gói (PS) trong phạm vi kiến trúc IMS thì một giao thức điều khiển phiên đơn cần phải được sử dụng giữa thiết bị người dùng (UE) và CSCF qua giao diện Gm

Các giao thức được sử dụng trên giao diện Gm giữa UE và CSCF trong kiến trúc này sẽ dựa trên SIP

Giao thức điều khiển một phiên đơn được sử dụng để điều khiển phiên giữa các giao diện như sau:

- Giữa MGCF và CSCF là giao diện Mg

- Giữa các CSCF là giao diện Mw

- Giữa một CSCF và mạng IP bên ngoài là Mm

- Giữa CSCF và BGCF là giao diện Mi

- Giữa BGCF và MGCF là giao diện Mj

- Giữa BGCF và BGCF là giao diện Mk

- Giữa một CSCF và một MRCF là giao diện Mr

Giao thức điều khiển phiên được sử dụng trên các giao diện Mg, Mw, Mm, Mi,

Mj, Mk, sẽ dựa trên SIP

Báo hiệu SIP tương tác giữa các phần tử mạng lõi của IMS và có thể khác so với báo hiệu SIP giữa UE và CSCF

SIP được 3GPP lựa chọn làm giao thức báo hiệu trong phần lõi IMS còn trên các giao diện giữa phần lõi IMS và các phần tử ngoài không được chuẩn hóa, 3GPP chỉ khuyến cáo sử dụng các giao thức H.248 và DIAMETER

Để cấu hình mạng độc lập thì mạng phải có khả năng ẩn cấu hình khỏi các nhà khai thác mạng khác Để mạng có thể hạn chế các luồng thông tin sau không được chuyển ra ngoài khỏi mạng của nhà khai thác: Số lượng chính xác các S-CSCF, các khả năng của các S-CSCF hoặc các khả năng của mạng

Để hạn chế truy nhập từ các mạng bên ngoài, giải pháp báo hiệu cũng sẽ cho phép nhà khai thác mạng hạn chế truy nhập từ các mạng bên ngoài (mức ứng dụng) Với truy nhập HSS, nhà khai thác mạng cũng có thể điều khiển truy nhập tới HSS

1.2.4 IMS của một số tổ chức tiêu chuẩn khác

Bên cạnh 3GPP, các tổ chức khác như IETF, ITU-T, ARIB, ETSI và các công ty điện tử-viễn thông như NEC, MOTOROLA, SIEMEN cũng nghiên cứu

và đưa ra các phát hành của mình

Mô hình IMS trong kiến trúc mạng của ETSI đưa ra như sau:

Hình 1 7: Mô hình IMS của ETSI

Với kiến trúc IMS của ETSI, so với kiến trúc của 3GPP thì một số khối chức năng được thêm vào để thực hiện chức năng tương tác với các mạng IP khác như IWF, SPDF, I-BCF, SGF Còn lại các thành phần cơ sở dữ liệu HSS, thành phần điều khiển IMS gồm P-CSCF, I-CSCF, S-CSCF; thành phần điều khiển tương tác như MGCF, BGCF, SGW; các thành phần tương tác như OSA-SCS, OSA-AS, IM-SSF, CSE; các thành phần tài nguyên MRF; thành phần tương tác phương tiện MGW; và các giao diện trong mạng đều tương tự như kiến trúc của 3GPP

ITU-T cũng đưa ra mô hình IMS của mình, mô hình này như sau:

Hình 1 8: Mô hình IMS của ITU-T

Các đặc điểm giống và khách nhau trong kiến trúc IMS của ba tổ chức

ITU-T, IETF và 3GPP có thể được tổng kết như bảng sau:

Các thành phần điều khiển IMS: P-CSCF, I-CSCF, S-CSCF Các thành phần điều khiển tài nguyên và điều khiển tương tác BGCF, MGCF, SGW Các thành phần tài nguyên và tương tác phương tiện MGF, MGW

Thành phần cơ sở

dữ liệu HSS Các thành phần điều khiển IMS: P-CSCF, I-CSCF, S-CSCF

Các thành phần điệu khiển tài nguyên và điều khiển tương tác BGCF, MGCF, SGW

Các thành phần tài nguyên và tương tác phương tiện

Có các phần tử chức năng như 3GPP và ITU-T nhưng bổ sung thêm phân hệ điều khiển chấp nhận

và tài nguyên (RACS) chứa các khối chức năng IWF, I-BCF, SGF, SPDF để thực hiện tương tác với các mạng trước đây

P-CSCF MGCF

Mi Mg PSTN

Mp

Mw Mr

MGF, MGW Quan điểm xây

dựng

Cung cấp dịch vụ đa phương tiện cho các đầu cuối 3G

Cung cấp dịch vụ

đa phương tiện cho các đầu cuối PSTN/ ISDN

Cung cấp dịch vụ

đa phương tiện cho các trạm (host)

Cách tiếp cận IMS của mỗi tổ chức khác nhau là khác nhau, ITU-T định hướng xây dựng mạng NGN của mình từ nền tảng mạng cố định, IETF lại xây dựng NGN với nền tảng là mạng Internet còn 3GPP xây dựng NGN với nền tảng mạng di động 3G Dù lựa chọn nền tảng nào đi nữa, khi xây dựng NGN thì tất cả các mạng hiện tại như 3G, Internet, hay PSTN/ISDN đều hội tụ chung thành một mạng duy nhất

để cung cấp đa loại hình dịch vụ tới người dùng đầu cuối

Mạng 3G hiện nay có tốc độ phát triển vượt bậc, mặc dù ra đời sau PSTN/ ISDN

và Internet nhưng 3G đã phát triển mức toàn cầu (UMTS) 3G được xây dựng trên nền mạng thông minh PLMN, 3G còn thông minh hơn nữa Với các công nghệ truy nhập tiên tiến như WCDMA và đầu cuối thông minh, 3G đã cho phép người dùng đầu cuối vừa có khả năng sử dụng dịch vụ thời gian thực lại có khả năng truyền tải

và truy nhập dữ liệu

Như vậy so với PSTN/ ISDN và Internet thì 3G đã thực hiện được bước đầu trong tiến trình hội nhập dịch vụ thoại và dữ liệu - Điều này đã tạo cơ hội rất thuận tiện để 3G tiến đến NGN

1.3 Dịch vụ IPTV

1.3.1 Giới thiệu dịch vụ IPTV

IPTV là dịch vụ truyền hình qua kết nối băng rộng dựa trên giao thức Internet Đây là một trong các dịch vụ Triple-play mà các nhà khai thác dịch vụ viễn thông đang giới thiệu trên phạm vi toàn thế giới Orange/France Telecom khá thành công với gói dịch vụ Orange TV tại Pháp, Hàn Quốc mở rộng IPTV ra cả nước, PCCW thành công với dịch vụ IPTV tại Hồng Kông, Nokia Siemens Networks triển khai IPTV tại Ba Lan…

Xu hướng phát triển mạng thế hệ sau NGN hiện nay là chuyển từ Softswitch sang IMS do IMS đem lại khả năng cung ứng dịch vụ đa phương tiện cho người sử dụng đầu cuối mà không bị phụ thuộc vào vị trí, công nghệ truy nhập mạng và vào thiết bị đầu cuối của người sử dụng IMS hỗ trợ các loại hình dịch vụ khác nhau (thoại, dữ liệu, hình ảnh và khả năng tích hợp của cả ba loại hình dịch vụ nói trên - Tripple Play mà điển hình là dịch vụ IPTV), các công nghệ mạng và các thiết bị đầu cuối Đặc biệt, trên nền tảng IMS, yếu tố di động và truy nhập không dây trở nên

khả thi, càng tạo điều kiện cho IPTV phát triển thành một trong những dạng dịch vụ Quad-Play

1.3.2 Tổng quan về công nghệ IPTV

IPTV là công nghệ truyền dẫn hình ảnh kỹ thuật số tới người sử dụng qua Internet băng rộng Ngoài các dịch vụ truyền hình quảng bá thông thường, Video theo yêu cầu (Video on Demand – VoD), IPTV còn hỗ trợ sự tương tác giữa người xem với chương trình và đây cũng chính điểm đặc biệt và hấp dẫn nhất của IPTV Không đơn thuần là truyền hình như truyền hình cáp truyền thống, IPTV là một tổng thể chuỗi các dịch vụ truyền hình có tính tương tác Ngoài việc tự do lựa chọn chương trình truyền hình hay phim muốn xem, người sử dụng có thể tham gia các cuộc hội thảo từ xa, chơi game, mua hàng qua TV hoặc viết blog video (vlog), nhắn tin qua TV,… Mô hình chi tiết về hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV được chỉ ra trong Hình 1.9:

Hình 1 9: Mô hình kiến trúc hệ thống cung cấp dịch vụ IPTV

Hệ thống gồm các khối chức năng chính sau đây:

- Hệ thống cung cấp nội dung: cung cấp nguồn dữ liệu thu, nhận và xử lý các

dữ liệu chương trình từ các nguồn khác nhau như vệ tinh, truyền hình mặt đất và các nguồn khác để chuyển sang hệ thống Head-end

- Hệ thống Head-end thu, điều chế và giải mã nội dung hình ảnh và âm thanh

từ các nguồn khác nhau và sử dụng các thiết bị mã hóa (encoder) để chuyển đổi nội dung này thành các luồng dữ liệu IP ở khuôn dạng mã hóa mong muốn Hiện nay tín hiệu video chủ yếu được mã hóa MPEG-4/H.264 đảm bảo tốc độ khá thấp, cho phép triển khai tốt trên mạng truy nhập xDSL Các chương trình sau khi được mã hóa sẽ được phân phối tới khách hàng trên các luồng IP Multicast qua mạng truy nhập và mạng lõi IP Các chương trình này có thể được mật mã bởi các hệ thống bảo vệ nội dung Tùy vào chương trình được chọn, STB của khách hàng sẽ chuyển tới luồng multicast tương ứng sử dụng giao thức Internet Group Management Protocol (IGMP)

- Hệ thống Middleware: có vai trò gắn kết một số thành phần logic thành một

hệ thống phần mềm IPTV/video hoàn chỉnh hơn Hệ thống Middleware cung cấp giao diện NSD cho cả dịch vụ băng rộng và theo yêu cầu Hệ thống này cũng được

sử dụng như phần mềm liên kết để tích hợp các sản phẩm từ các nhà cung cấp khác nhau thành một mức ứng dụng Middleware cung cấp khả năng quản lý thuê bao, nội dung và báo cáo hoàn chỉnh cùng với các chức năng quản lý EPG và STB, đồng thời vẫn duy trì tính mở cho việc tích hợp các dịch vụ trong tương lai

- Hệ thống phân phối nội dung: Bao gồm các cụm máy chủ VoD và các hệ thống quản lý VoD tương ứng, cho phép lưu trữ các nội dung đã được mã hóa và thiết lập các chính sách phân phối nội dung một cách mềm dẻo Hệ thống này thường được thiết lập phân tán, cho phép nhà khai thác mở rộng một cách kinh tế, phù hợp với tải và yêu cầu dịch vụ của các thuê bao Tín hiệu video sẽ được phát qua luồng IP multicast tới STB và thông qua giao thức RSTP khách hàng có thể dừng tín hiệu hoặc tua ngược, xuôi tương tự như xem qua đầu DVD

- Hệ thống quản lý bản quyền (DRM): giúp nhà khai thác bảo vệ nội dung của mình, như trộn các tín hiệu truyền hình hay mã hóa nội dung VoD, khi truyền đi trên Internet và tích hợp với tính năng an ninh tại STB phía thuê bao

- Mạng truyền tải: Hạ tầng mạng IP băng rộng để truyền dịch vụ từ nhà cung cấp đến khách hàng Ngoài yêu cầu mạng lõi tốc độ cao trên nền công nghệ IP, để đảm bảo chất lượng cho dịch vụ IPTV hiện nay phần mạng truy nhập thường sử dụng các đường truyền như cáp quang, xDSL Trong thời gian tới, với sự phát triển của mạng truy nhập vô tuyến băng rộng và các kiến trúc mạng mới, dịch vụ IPTV sẽ được cung cấp cho cả các thiết bị di động

- Set-top Box (STB): Thiết bị đầu cuối phía khách hàng cho phép thu, giải

mã và hiển thị nội dung trên màn hình TV STB cũng có thể hỗ trợ HDTV, có khả năng kết nối với các thiết bị lưu trữ bên ngoài, video phone, truy nhập Web

- Hệ thống quản lý mạng và tính cước: Hỗ trợ quản lí mạng và tính cước cho dịch vụ IPTV của khách hàng

1.3.3 Công nghệ IPTV trên IMS-NGN

Nhiều nhà cung cấp dịch vụ đã bắt đầu triển khai các dịch vụ triple play trên DSL, trong đó IPTV là một thành phần dịch vụ quan trọng Giải pháp phát triển dịch vụ là rất cần thiết để giữ chân khách hàng, phát triển thị trường chia sẻ và tăng lợi nhuận cho các dịch vụ quảng bá trên thị trường băng rộng đang cạnh tranh ngày càng dữ dội Tuy nhiên mỗi dịch vụ trong nhóm dịch vụ triple play này (như IPTV, VoIP) lại có cơ cấu điều khiển dịch vụ, các hệ thống hỗ trợ tính cước và điều hành riêng của nó, điều này làm tăng sự phức tạp của toàn thể kiến trúc dịch vụ triple play Hơn nữa, các nhà cung cấp dịch vụ cần phải phân biệt dịch vụ của mình với các nhà cung cấp dịch vụ khác có cùng nhóm dịch vụ Trong luận văn này sẽ nghiên cứu về các nền tảng tương tác dịch vụ IPTV và IMS nhằm làm giảm độ phức tạp của mạng và mô hình kiến trúc của IPTV trên nền IMS

Kiến trúc IPTV trên nền IMS có thể cung cấp các dịch vụ IPTV được điều khiển và xử lý bởi IMS và có thể chuyển tiếp độc lập các dịch vụ IPTV với mạng truyền tải IP bên dưới Để tìm hiểu rõ hơn về kiến trúc này, trước hết ta tìm hiểu quá trình phát triển của IPTV theo hướng NGN

1.3.3.1 Sự phát triển kiến trúc IPTV theo hướng NGN

Sự phát triển này bao gồm một quá trình gồm bốn bước như trong Hình 2

Hình 1 10: Các bước phát triển chính của IPTV

- Kiến trúc non-NGN-based IPTV:

Kiến trúc non-NGN-based IPTV hiện đang được triển khai rộng rãi cho các dịch vụ IPTV trên thị trường Có thể có sự tương tác giữa kiến trúc này với các

phân hệ NGN nhưng nhìn chung các dịch vụ IPTV trên IPTV middleware được sở hữu riêng đều sử dụng riêng một lớp ứng dụng và điều khiển dịch vụ

- Kiến trúc IPTV dựa trên NGN non-IMS

Kiến trúc này cho phép khả năng tương tác và tương hỗ, thông qua các điểm tham chiếu., giữa các chức năng IPTV chuyên dụng (chẳng hạn, các chức năng điều khiển IPTV) và một số phần tử NGN sẵn có như các phần tử điều khiển truyền tải của phân hệ điều khiển và cho phép tài nguyên (RACS) hay phân hệ gắn với mạng (NASS) Trong bước này, phân hệ IPTV chuyên dụng được sử dụng trong NGN để cung cấp tính năng IPTV yêu cầu (ví dụ, các chức năng giao giap tiếp client, hồ sơ NSD, điều khiển IPTV) và tích hợp các thành phần IPTV trong khung kiến trúc NGN

- Kiến trúc IPTV dựa trên IMS-NGN

Định rõ các chức năng của IPTV trên phân hệ IMS và cho phép tái sử dụng tính năng IMS và các cơ chế thiết lập, điều khiển dịch vụ sử dụng giao thức SIP

- Kiến trúc hội tụ của non-IMS va IMS IPTV

Đây là kết hợp và hội tụ giữa hai kiến trúc IPTV dựa trên IMS và non-IMS trong một cấu hình chung để cung cấp các kiểu hội tụ của các dịch vụ IPTV

So sánh đánh giá các loại kiến trúc:

Ở mỗi bước phát triển đều có thêm các chức năng cũng như đặc điểm hệ thống để cung cấp các giá trị mới cho các dịch vụ IPTV, chẳng hạn, tăng QoE (Quality of Experience) cho NSD đầu cuối để hội tụ TV với hệ thống viễn thông khác và các dịch vụ đa phương tiện tương tác Các thuộc tính mới được giới thiệu nhanh gọn dễ hiểu cùng với chi phí vận hành giảm là những nhân tố quan trọng góp phần thúc đẩy sự phát triển của các hệ thống IPTV

So với giải pháp IPTV sử dụng riêng biệt (loại 1), NGN-based IPTV (loại 2)

đã chuẩn hoá chức năng phân phối phương tiện và điều khiển IPTV Phân hệ based IPTV cho phép tích họp các user profile và các giao diện của NGN với các phân hệ RACS và NASS để thu được các thuộc tính mới và sử dụng hiệu quả hơn tài nguyên mạng

NGN-Sự phát triển lên kiến trúc IPTV dựa trên IMS-NGN (loại 3) và kiến trúc hội

tụ của NGN IMS và non-IMS-IPTV dựa trên việc nhận định IMS như một nền tảng điều khiển dịch vụ đồng nhất làm tăng tầm quan trọng đối với các dịch vụ NGN trong tương lai Tuy nhiên các dịch vụ NGN trong tương lai không chỉ dựa trên nền IMS Vì vậy có thể thấy trước sự kết hợp và hội tụ IMS và non-IMS IPTV tới IPTV hội tụ trên nền NGN trong tương lai

Trong khuôn khổ của luận văn này, tôi tập trung nghiên cứu, và đi tìm hiểu chi tiết kiến trúc IPTV dựa trên IMS-NGN (loại 3)

1.3.3.2 Ưu điểm của kiển trúc IPTV trên IMS-NGN

IPTV dựa trên IMS-NGN có nhiều ưu điểm như hỗ trợ tính năng di động, tương hỗ với các dịch vụ NGN, cá nhân hoá dịch vụ, tương thích phương tiện và các dịch vụ di động như các dịch vụ quadruple-play

Hơn nữa, với việc ứng dụng và tái sử dụng đặc tính IMS sẵn có để hỗ trợ các dịch vụ IPTV, có thể tối ưu hoá và tái sử dụng các đặc tính NGN về những vấn đề sau:

- Đăng ký và nhận thực người dùng tích hợp (ví dụ, báo phát sign-on đơn, nhận dạng người dùng đồng nhất)

- Quản lý thuê bao điện thoại của người dùng, tập trung hồ sơ người dùng, chính sách người dùng linh hoạt và cá nhân hoá dịch vụ

- Quản lý phiên, định tuyến, khởi đầu dịch vụ (service trigger), đánh số

- Tương tác với các nhà cho phép dịch vụ (hiện diện, nhắn tin, quản lý nhóm…)

- Hỗ trợ Roam (chuyển vùng) và Nomadic (Lưu động)

- Chất lượng dịch vụ (QoS) và điều khiển ngang hàng

- Ghi cước (billing) và tính cước đồng nhất

Ngoài ra, IPTV dựa trên IMS-NGN còn cho phép tương thích giữa luồng dữ liệu IPTV với các tài nguyên mạng sẵn có và khả năng kết cuối người dùng

Do vậy, người dùng có thể truy nhập dịch vụ IPTV không chỉ ở nhà mà cả khi di chuyển sử dụng một đầu cuối di đông Do đó, IMS-NGN-based IPTV cũng cho phép hội tụ giữa cố định và di động

IPTV dựa trên IMS-NGN cũng cho phép điều khiển linh hoạt các dịch vụ IPTV nhờ việc điều khiển phiên sử dụng giao thức SIP Chẳng hạn, một người dùng

có thể sử dụng một đầu cuối IMS để điều khiển bộ ghi IPTV của nó từ xa Việc chuyển giao các phiên IPTV tích cực (active) giữa các màn hình khác nhau, từ một laptop tới một thiết bị truyền hình cũng là một nhân tố thu hút khách hàng sử dụng các dịch vụ IPTV

CHƯƠNG 2: PHÂN HỆ IMS VÀ NỀN TẢNG PHÁT TRIỂN DỊCH VỤ MỚI

TRONG MẠNG VIỄN THÔNG

Các thủ tục trong phần này được sử dụng để cung cấp các dịch vụ cho phân hệ

đa phương tiện IP Các thủ tục đó được diễn tả bằng lươc đồ văn bản các luồng thông tin Là phương tiện để cho phép phân hệ IMS hỗ trợ các ứng dụng đa phương tiện IP

2.1 Thủ tục đăng kí mức ứng dụng

Các phần sau đây nói đến các luồng thông tin của thủ tục đến đăng kí ở phân hệ

đa phương tiện IP bằng cách sử dụng các luồng thông tin khác nhau sẽ được liệt kê một cách tương ứng

2.1.1 Luồng thông tin đăng kí với người dùng chưa đăng kí

Đăng kí mức ứng dụng có thể được thực hiện sau khi đã đăng kí truy nhập, và sau đó kết nối IP cho báo hiệu được tích cực từ mạng truy nhập Mục đích của luồng thông tin đăng kí là để các thuê bao có thể chuyển mạng Với các thuê bao di chuyển trong mạng nhà của nó, mạng nhà sẽ thực hiện vai trò của các thành phần mạng nhà và các thành phần của mạng khách

Hình 2 1: Đăng kí với người dùng chưa đăng kí

1 Sau khi UE nhận được kênh báo hiệu từ mạng truy nhập, nó có thể thực hiện đăng kí IMS Để làm điều đó UE gửi luồng thông tin đăng kí tới Proxy (nhận dạng chung, nhận dạng riêng, tên miền mạng nhà, địa chỉ IP của UE)

2 Khi nhận thông tin đăng kí, P-CSCF thực hiện kiểm tra “tên miền mạng nhà” để tìm thực thể mạng nhà (e g I-CSCF) Proxy sẽ gửi luồng thông tin đăng kí tới I-CSCF (tên/ địa chỉ P-CSCF, nhận dạng chung, nhận dạng riêng, nhận dạng mạng P-CSCF, địa chỉ IP của UE) Một kĩ thuật phân tích tên–địa chỉ được sử dụng để quyết định mạng nhà từ tên miền mạng nhà Nhận dạng P-CSCF là một chuỗi các nhận dạng tại mạng nhà, mạng đó là mạng mà ở đó P-CSCF được lắp đặt (ví dụ nhận dạng mạng P-CSCF có thể

là tên miền của mạng P-CSCF)

3 I-CSCF sẽ gửi thông tin lên giao diện Cx để truy vấn HSS (nhận dạng thuê bao chung, nhận dạng thuê bao riêng, nhận dạng mạng P-CSCF)

HSS sẽ thực hiện kiểm tra người dùng đã được đăng kí hay chưa HSS sẽ chỉ thị người dùng đó có được phép đăng kí vào P-CSCF hay không tùy theo thuộc tính thuê bao của người dùng và những giới hạn của nhà khai thác mạng

4 Đáp ứng truy vấn Cx sẽ được gửi từ HSS tới I-CSCF có chứa tên của CSCF mà HSS biết Nếu như sự kiểm tra ở HSS không thành công, đáp ứng truy vấn Cx sẽ loại bỏ đăng kí

S-5 Nếu như I-CSCF không được cung cấp tên của S-SCF thì I-CSCF sẽ gửi một bản tin Cx-Select-pull (nhận dạng thuê bao chung, nhận dạng thuê bao riêng) tới HSS để yêu cầu các thông tin liên quan đến S-CSCF được yêu cầu để nó có thể lựa chọn S-CSCF

6 HSS sẽ gửi Cx-select-pull-resp tới I-CSCF

7 I-CSCF sử dụng tên của S-CSCF để có thể quyết định địa chỉ của S-CSCF nhờ kĩ thuật phân tích tên–địa chỉ I-CSCF cũng sẽ quyết định tên của một điểm giao tiếp mạng nhà phù hợp nhờ thông tin nhận được từ HSS Điểm giao tiếp mạng nhà có thể là chính S-CSCF hoặc một I-CSCF phù hợp trong trường hợp ẩn cấu hình mạng Nếu một I-CSCF được lựa chọn như một điểm giao tiếp mạng nhà để thực hiện ẩn cấu hình mạng, nó sẽ khác với I-CSCF đóng vai trò tiếp nhận thông tin đăng kí, và nó sẽ cho phép nhận tên các S-CSCF từ thông tin giao tiếp nhà I-CSCF sẽ gửi luồng thông tin đăng kí (tên/ địa chỉ của P-CSCF, nhận dạng chung, nhận dạng riêng, nhận dạng mạng P-CSCF, địa chỉ IP của UE, I-CSCF(THIG) trong trường hợp mạng muốn ẩn cấu hình) tới S-CSCF đã được chọn đó Điểm giao tiếp mạng nhà sẽ được P-CSCF sử dụng để gửi báo hiệu thiết lập phiên tới mạng nhà

8 S-CSCF sẽ gửi Cx-put (nhận dạng chung, nhận dạng riêng, tên S-CSCF) tới HSS HSS sẽ lưu trữ tên S-CSCF cho thuê bao đó

9 HSS sẽ gửi Cx-put-resp tới I-CSCF để báo nhận bản tin Cx-put đã gửi

10 Khi nhận thông tin từ Cx-put- resp, S-CSCF sẽ gửi luồng thông tin Cx-pull (nhận dạng thuê bao chung, nhận dạng thuê bao riêng) tới HSS để cho phép tải về các thông tin có liên quan tới các thuộc tính thuê bao cho nó S-CSCF sẽ lưu trữ các tên/ địa chỉ của P-CSCF khi được cung cấp từ mạng khách Sự mô tả tên và địa chỉ này để mạng nhà có thể chuyển tiếp báo hiệu phiên kết thúc tiếp đó tới UE

11 HSS gửi trả lời bằng bản tin Cx-pull-resp tới S-CSCF Thông tin người dùng được chuyển từ HSS tới S-CSCF gồm một hay nhiều thông tin tên/ địa chỉ cần cho quá trình truy nhập các mặt bằng điều khiển dịch vụ khi người sử dụng đã được đăng kí tại S – CSCF S-CSCF sẽ lưu trữ thông tin cho người dùng đã được chỉ định Hơn nữa thông tin tên/ địa chỉ, thông tin bảo mật cũng có thể được gửi cho S-CSCF sử dụng

12 Dựa trên bộ lọc tiêu chuẩn, S-CSCF sẽ gửi thông tin đăng kí tới mặt bằng điều khiển dịch vụ và thực hiện bất cứ thủ tục điều khiển dịch vụ thích hợp nào

13 S-CSCF sẽ đáp lại luồng thông tin 200 OK (thông tin giao tiếp mạng nhà) tới I-CSCF Nếu một I-CSCF được lựa chọn như một điểm giao tiếp mạng nhà để thực hiện ẩn cấu hình mạng, I-CSCF sẽ thực hiện mã hóa địa chỉ S-CSCF vào trong thông tin giao tiếp mạng nhà

14 I-CSCF sẽ gửi thông báo 200 OK tới P-CSCF I-CSCF sẽ giải phóng tất cả thông tin đăng kí sau khi gửi luồng thông tin 200 OK

15 P-CSCF sẽ lưu trữ thông tin giao tiếp mạng nhà và sẽ gửi luồng thông tin

200 OK tới UE

2.1.2 Luồng thông tin đăng kí lại cho người dùng đã đăng kí

Đăng kí lại mức ứng dụng theo định kì được thiết lập bởi UE để làm tươi lại một

sự đăng kí đã tồn tại hoặc để cập nhật những thay đổi về trạng thái đăng kí của UE Đăng kí lại được thực hiện theo cách sử lí như “luồng thông tin đăng kí với người dùng chưa đăng kí” Khi được khởi tạo bởi UE dựa vào thời gian đăng kí đã được thiết lập trong lần đăng kí trước, UE sẽ giữ một bộ định thời ngắn hơn so với định thời đăng kí ở mạng

Hình 2 2: Đăng kí lại với người dùng đã được đăng kí

1 Đến khi hết hạn thời gian đăng kí, UE sẽ thực hiện đăng kí lại Để thực hiện đăng kí lại UE gửi một yêu cầu đăng kí mới UE gửi luồng thông tin đăng kí mới tới Proxy (nhận dạng thuê bao chung, nhận dạng thuê bao riêng, tên miền mạng nhà, địa chỉ IP của UE)

2 Khi chấp nhận luồng thông tin đăng kí, P-CSCF sẽ kiểm tra “tên miền nhà”

để tìm ra thực thể chỏ tới mạng nhà đó (e g: I-CSCF) Proxy không sử dụng thực thể chỉ tới bộ lưu trữ sự đăng kí theo chu kì Proxy sẽ gửi luồng thông tin đăng kí tới I-CSCF (tên/ địa chỉ I-CSCF, nhận dạng người dùng chung, nhận dạng người dùng riêng, nhận dạng mạng P-CSCF, địa chỉ IP của UE) Kĩ thuật phân tích tên và địa chỉ được sử dụng để quyết định địa chỉ của mạng nhà từ tên miền mạng nhà Nhận dạng mạng P-CSCF là một chuỗi để nhận dạng ở mạng nhà–là mạng, mà P-CSCF đặt tại đó (ví dụ nhận dạng mạng P-CSCF có thể là tên miền của mạng P-CSCF)

3 I-CSCF sẽ gửi luồng thông tin Cx-Query tới HSS (gồm nhận dạng chung, nhận dạng riêng, và nhận dạng mạng P-CSCF)

4 HHS sẽ kiểm tra người dùng đó đã đăng kí hay chưa và sau đó chỉ thị rằng một S-CSCF đã được phân bổ Cx-Query resp được gửi từ HSS tới I-CSCF

5 I-CSCF sẽ sử dụng tên của S-CSCF để quyết định địa chỉ của S-CSCF thông qua kĩ thuật phân tích tên–địa chỉ I-CSCF cũng quyết định tên của điểm giao tiếp mạng nhà thích hợp nhờ nhận được những thông tin từ HSS Điểm giao tiếp mạng nhà có thể là chính S-CSCF hoặc là một I-CSCF phù hợp khi muốn ẩn cấu hình mạng Nếu như I-CSCF được lựa chọn như là

với các I-CSCF trong việc nhận lưu lượng đăng kí I-CSCF sẽ gửi luồng thông tin đăng kí (địa chỉ/ tên của P-CSCF, nhận dạng thuê bao chung, nhận dạng thuê bao rieng nhận dạng mạng P-CSCF, địa chỉ IP của UE, I-SCF trong trường hợp muốn ẩn cấu hình mạng) tới S-CSCF đã được lựa chọn Điểm giao tiếp mạng nhà sẽ được P-CSCF sử dụng để chuyển tiếp báo hiệu khởi tạo phiên tới mạng nhà

6 S-CSCF sẽ gửi Cx-put (nhận dạng thuê bao chung, nhận dạng thuê bao riêng, tên S-CSCF) tới HSS HSS sẽ lưu trữ tên S-CSCF cho thuê bao đó Chú ý: S-CSCF có thể biết rằng đó là sự đăng kí lại và không làm hết bản tin Cx-put request

7 HSS sẽ gửi Cx-put resp tới S-CSCF để báo nhận bản tin Cx-put

8 khi nhận được luồng thông tin đáp ứng Cx-put resp, S-CSCF sẽ gửi luồng thông tin Cx-Pull (nhận dạng thuê bao chung, nhận dạng thuê bao riêng) tới HSS để cho phép tải về các thông tin có liên quan với thuộc tính thuê bao tới S-CSCF S-CSCF sẽ lưu trữ tên và địa chỉ của P-CSCF khi được mạng khách cung cấp Những mô tả tên và địa chỉ đó sẽ được mạng nhà chuyển tiếp đến sau khi đã quyết định phiên báo hiệu cho UE

9 HSS sẽ đáp trả luồng thông tin Cx-pull-resp (thông tin người dùng) tới CSCF S-CSCF sẽ lưu trữ thông tin của người dùng đã được chỉ thị

S-10 Dựa vào bộ lọc tiêu chuẩn, S-CSCF sẽ gửi thông tin đăng kí lại tới mặt bằng điều khiển dịch vụ và bất kì mặt bằng các thủ tục điều khiển dịch vụ thích hợp nào

11 S-CSCF sẽ gửi trả luồng thông tin 200 OK (thông tin giao tiếp mạng nhà) tới I-CSCF Nếu I-CSCF được chọn như là điểm giao tiếp mạng nhà để ẩn cấu hình mạng thì I-CSCF sẽ mã hóa địa chỉ của S-CSCF trong thông tin giao tiếp mạng nhà

12 I-CSCF sẽ gửi luồng thông tin 200 OK (thông tin giao tiếp mạng nhà) tới P-CSCF I-CSCF sẽ phát hành tất cả các thông tin đăng kí sau khi đã gửi luồng thông tin 200 OK

13 P-CSCF sẽ lưu trữ thông tin giao tiếp mạng nhà và sẽ gửi luồng thông tin

200 OK tới UE

2.2 Thủ tục xóa đăng kí mức ứng dụng

2.2.1 Xóa đăng kí khởi tạo di động

Khi UE muốn xóa đăng kí trong IMS, UE sẽ thực hiện xóa đăng kí mức ứng dụng Xóa đăng kí được thực hiện do đăng kí đã hết giờ