LUẬN VĂN:NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC IMS TRONG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG

Chia sẻ: Sunflower Sunflower_1 | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:123

Thêm vào BST

Báo xấu

334
lượt xem 101
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

của IMS trong hệ thống thông tin di động cho NGN.CHƯƠNG 2 Một số chức năng của IMS trong hệ thống thông tin di động.CHƯƠNG 3 Các dịch vụ triển khai trên nền IMS di động.CHƯƠNG 4Phân tích, đánh giá thiết bị, giải pháp IMS của một số nhà khai thác trên thế giới và ở việt Nam của VNPT. Một số khuyến nghị.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: LUẬN VĂN:NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC IMS TRONG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ -----O0O----- LÊ NAM THẮNG NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC IMS TRONG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà nội, tháng 12 - 2009
Trang-2- ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ -----O0O----- LÊ NAM THẮNG NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC IMS TRONG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG Ngành: Công nghệ Điện tử-Viễn thông Chuyên ngành : Kỹ thuật Điện tử Mã số : 60 52 70 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS -Tiến sĩ Nguyễn Viết Kính Hà nội, tháng 12 – 2009 LỜI CAM ĐOAN
Trang-3- Tôi xin cam đoan luận văn này là kết quả do bản thân tự sưu tầm, nghiên cứu từ các tài liệu có được và tài liệu trên mạng Internet, dưới sự hướng dẫn của thày giáo PGS-TS Nguyễn Viết Kính. Nếu có gì sai sót, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm. Hà Nội, tháng 12 năm 2009 Người viết cam đoan LÊ NAM THẮNG LỜI CẢM ƠN
Trang-4- Trước tiên, tôi muốn nói lời cảm ơn sâu sắc đến PGS-TS Nguyễn Viết Kính - người thầy đã tận tình hướng dẫn, gợi mở cho tôi hướng kiến thức để hoàn thành luận văn thạc sĩ này. Cảm ơn những lời nhận xét quý giá và những tình cảm ấm áp mà thầy đã dành cho tôi. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo , Lãnh dạo và chuyên viên Khoa Điện tử viễn thông, Phòng Sau Đại học - Trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện luận văn. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bè bạn và những người đã có nhiều động viên, khuyến khích tôi trong quá trình học tập. Cuối cùng tôi muốn gửi lời cảm ơn tới tất cả những người đã hỗ trợ, giúp đỡ tôi trong quá trình hoàn thành luận văn thạc sĩ này. Hà Nội, tháng 12 năm 2009 LÊ NAM THẮNG MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... 2
Trang-5- LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. 3 MỤC LỤC .................................................................................................................. 4 BẢNG THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT ............................................................... 7 DANH MỤC CÁC BẢNG........................................................................................ 14 DANH MỤC CÁC HÌNH MINH HỌA................................................................... 15 MỞ ĐẦU ................................................................................................................... 17 Chương 1. VỊ TRÍ,VAI TRÒ CỦA IMS TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG CHO NGN. ...................................................................... 18 Giới thiệu chung. ........................................................................................................................... 18 1.1. NGUỒN GỐC KHÁI NIỆM IMS .................................................................................... 19 1.1.1 Từ GSM tới 3GPP Release 7 ................................ ................................ ................................ .......... 20 1.1.2. Cấu trúc cơ bản IMS được định nghĩa trong Release 5 của 3GPP ................................ ................... 21 1.1.3 Các vấn đề liên quan đến mã hóa và dịch vụ hội thoại ................................ ................................ ...... 22 1.2 VỊ TRÍ- VAI TRÒ IMS TRONG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ MỚI.......................... 23 1.2.1 Cấu trúc chức năng của mạng NGN di động ................................ ................................ .................... 23 1.2.2 Các chức năng cơ bản của IMS trong hệ thống NGN di động ................................ .......................... 24 1.3 CẤU TRÚC IMS THEO TIÊU CHUẨN 3GPP .................................................................... 26 1.3.1 Kết nối IP ................................ ................................ ................................ ................................ ........ 26 1.3.1.1 Vấn đề chất lượng dịch vụ đối với các dịch vụ đa phương tiện IP................................ ............................ 27 1.3.1.2 Điều khiển chính sách IP bảo đảm sử dụng đúng các tài nguyên. ................................ ............................ 27 1.3.1.3 An toàn thông tin ................................ ................................ ................................ ................................ ... 27 1.3.1.4 Tính cước ................................ ................................ ................................ ................................ .............. 28 1.3.1.5 Hỗ trợ chuyển vùng ................................ ................................ ................................ ............................... 28 1.3.1.6 Phối hợp hoạt động với các mạng khác................................ ................................ ................................ ... 28 1.3.1.7 Mô hình điều khiển dịch vụ................................ ................................ ................................ .................... 29 1.3.1.8 Cấu trúc phân lớp ................................ ................................ ................................ ................................ .. 29 1.3.2 Mô tả mối quan hệ các thực thể và các chức năng trong IMS ................................ ........................... 29 1.3.2.1 Các thực thể thực hiện chức năng điều khiển phiên cuộc gọi (CSCF) ................................ ....................... 30 1.3.2.2 Cơ sở dữ liệu ................................ ................................ ................................ ................................ .......... 30 Các chức năng dịch vụ ................................ ................................ ................................ ................................ ....... 31 1.3.2.3 Các chức năng hoạt động liên mạng ................................ ................................ ................................ ........ 32 1.3.3 Các điểm tham chiếu IMS ................................ ................................ ................................ ................ 33 1.3.3.1 Điểm tham chiếu Gm (Điểm tham chiếu giữa một P- CSCF với UE) ................................ ...................... 34 1.3.3.2 Điểm tham chiếu Mw (giữa một CSCF với một CSCF khác) ................................ ................................ .. 34 1.3.3.3 Điểm tham chiếu điều khiển dịch vụ IMS (ISC) ................................ ................................ ..................... 34 1.3.3.4 Điểm tham chiếu Cx ................................ ................................ ................................ .............................. 35
Trang-6- 1.3.3.5 Điểm tham chiếu Dx ................................ ................................ ................................ .............................. 35 1.3.3.6 Điểm tham chiếu Sh................................. ................................ ................................ .............................. 35 1.3.3.7 Điểm tham chiếu Si ................................ ................................ ................................ ............................... 36 1.3.3.8 Điểm tham chiếu Dh ................................ ................................ ................................ ............................ 36 1.3.3.9 Điểm tham chiếu Mm ................................ ................................ ................................ ............................ 36 1.3.3.10 Điểm tham chiếu Mg ................................ ................................ ................................ ........................... 36 1.3.3.11 Điểm tham chiếu Mi ................................ ................................ ................................ ............................ 37 1.3.3.12 Điểm tham chiếu Mj ................................ ................................ ................................ ............................ 37 1.3.3.13 Điểm tham chiếu Mk ................................ ................................ ................................ ........................... 37 1.3.3.14 Điểm tham chiếu Mn ................................ ................................ ................................ ........................... 37 1.3.3.15 Điểm tham chiếu Ut ................................ ................................ ................................ ............................. 37 1.3.3.16 Điểm tham chiếu Mr ................................ ................................ ................................ ............................ 38 1.3.3.17 Điểm tham chiếu Mp ................................ ................................ ................................ ........................... 38 1.3.3.18 Điểm tham chiếu Go ................................ ................................ ................................ ............................ 38 1.3.3.10 Điểm tham chiếu Gq ................................ ................................ ................................ ............................ 38 Chương 2. MỘT SỐ CHỨC NĂNG IMS TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG........................................................................................... 40 2.1 ĐĂNG KÝ, NHẬN THỰC VÀ TÍNH CƯỚC (AAA) TRONG IMS .................................... 40 2.1.1 Đăng ký ................................ ................................ ................................ ................................ ......... 40 2.1.2. Nhận thực ................................ ................................ ................................ ................................ ...... 43 2.2 BẢO MẬT TRONG IMS.................................................................................................... 46 2.2.1 Bảo mật cho sự truy nhập ................................ ................................ ................................ ............... 46 2.2.2 Bảo mật mạng ................................ ................................ ................................ ................................ 47 2.2.3 Một số khái niệm chi tiết liên quan đến bảo mật ................................ ................................ .......... 48 2.3 QUẢN LÝ PHIÊN TRUYỀN DẪN TRONG IMS ........................................................... 49 2.4.1 Quản lý phiên truyền dẫn ................................ ................................ ................................ ................. 49 2.4.2 Các nhận dạng chủ gọi và bị gọi................................ ................................ ................................ .. 51 2.4.3 Định tuyến ................................ ................................ ................................ ................................ .. 52 2.4.4 Nén thông tin ................................ ................................ ................................ .............................. 55 2.4.5 Dàn xếp phương tiện truyền thông ................................ ................................ .............................. 56 2.4.6 Dự trữ tài nguyên – Resource Reservation ................................ ................................ .................. 57 2.4.7 Điều khiển phương tiện truyền thông ................................ ................................ .......................... 59 2.4.8 Sự trao đổi thông tin liên quan đến tính cước cho phiên................................ ............................... 59 2.4.9 Ví dụ một số trường hợp Đối với tính cước offline ................................ ................................ ........... 60 2.4.10 Giải phóng phiên ................................ ................................ ................................ .......................... 61 Chương 3: CÁC DỊCH VỤ TRIỂN KHAI TRÊN NỀN IMS ................................ 63 3.1 CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG IMS ........................................................................ 63 3.1.1 Giới thiệu ................................ ................................ ................................ ................................ ....... 63 3.1.2 Reservation của các đầu cuối ................................ ................................ ................................ .......... 64 3.1.3 Sự trao quyền bởi Mạng ................................ ................................ ................................ .............. 65 3.1.4 QoS trong mạng................................ ................................ ................................ .......................... 66
Trang-7- 3.2 DỊCH VỤ HIỂN THỊ ........................................................................................................ 66 3.2.1 Cấu trúc hệ thống liên quan đến dịch vụ hiển thị trong IMS................................ ......................... 66 3.2.2 Sự đăng ký Watcher ................................ ................................ ................................ .................... 67 3.2.3 Sự công bố hiển thị ................................ ................................ ................................ ..................... 69 3.3 DỊCH VỤ NHẮN TIN ....................................................................................................... 70 3.3.1 Nhắn tin tức thời Pager-mode trong IMS ................................ ................................ ..................... 70 3.3.2 Nhắn tin tức thời Session-base trong IMS ................................ ................................ ................... 71 3.4 Dịch vụ Push to talk .......................................................................................................... 77 3.4.1 URI-list Services (Danh sách dịch vụ URI) ................................ ................................ ................. 77 3.4.2 Multiple REFER ................................ ................................ ................................ ......................... 79 3.5 CẤU TRÚC MẠNG DỊCH VỤ TRONG POC IMS. ( POC: Push to talk over the Cellular service-Dịch vụ đàm thoại trên Cell) .............................................................................................. 80 3.5.1 Khái Quát. ................................ ................................ ................................ ................................ .. 80 3.5.2 Sự đăng ký PoC ................................ ................................ ................................ .......................... 81 3.5.3 Các vai trò của PoC Server ................................ ................................ ................................ ......... 81 3.5.4 Các loại phiên PoC ................................ ................................ ................................ ..................... 83 3.6 DỊCH VỤ HỘI NGHỊ ....................................................................................................... 89 3.6.1 Cấu trúc ................................ ................................ ................................ ................................ ...... 89 3.6.2 Trạng thái hội nghị ................................ ................................ ................................ ..................... 90 3.6.3 Ví dụ ................................ ................................ ................................ ................................ .......... 90 3.7 DỊCH VỤ QUẢN LÝ NHÓM ....................................................................................... 93 3.7.1 Khái niệm Dịch vụ Quản lý nhóm ................................ ................................ ............................... 93 3.7.2 Resource List (Danh sách tài nguyên) ................................ ................................ ......................... 94 3.7.3 Quản lý tài liệu XML PoC ................................ ................................ ................................ .......... 95 Chương 4: SẢN PHẨM, THIẾT BỊ VÀ GIẢI PHÁP IMS DI ĐỘNG CỦA MỘT SỐ HÃNG TRÊN THẾ GIỚI. ............................................................. 97 4.1 HÃNG HUAWEI .............................................................................................. 97 4.1.1 Giải pháp ................................ ................................ ................................ ................................ ......... 97 4.1.2 Thiết bị ................................ ................................ ................................ ................................ ....... 99 4.1.3 Dịch vụ ................................ ................................ ................................ ................................ ..... 101 4.2 HÃNG ERICSSON. ........................................................................................................ 105 4.2.1 Giải pháp ................................ ................................ ................................ ................................ .. 105 4.2.2 Thiết bị ................................ ................................ ................................ ................................ ..... 107 4.2.3 Dịch vụ ................................ ................................ ................................ ................................ ..... 108 4.3 HÃNG ALCATEL – LUCENT ...................................................................................... 110 4.3.1 Giải pháp ................................ ................................ ................................ ................................ .. 110 4.3.2 Thiết bị ................................ ................................ ................................ ................................ ..... 112 4.3.3 Dịch vụ ................................ ................................ ................................ ................................ ..... 114
Trang-8- 4.3.3.1 Dịch vụ hiển thị và quản lý danh sách liên lạc ................................ ................................ ............... 114 4.3.3.2 Giới thiệu ................................ ................................ ................................ ................................ ..... 114 4.3.3.3 Mô hình số liệu hiển thị (Presence Data Model) ................................ ................................ ............ 115 4.3.3.4 Dịch vụ Push to Talk/View/Share ................................ ................................ ................................ . 115 4.3.3.5 Dịch vụ nhắn tin tức thời ................................ ................................ ................................ .............. 116 4.4 NHẬN XÉT, SO SÁNH VỀ GIẢI PHÁP CỦA CÁC HÃNG ........................................ 117 4.5 PHÂN TÍCH HIỆN TRẠNG MẠNG DI ĐỘNG CỦA VNPT VÀ CÁC KHUYẾN NGHỊ. ............................................................................................................... 117 TÀI LIỆU THAM KHẢO...................................................................................... 122 BẢNG THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt Dự án hợp tác về mạng viễn thông thế hệ 3GPP 3rd Generation Partnership Project thứ 3 A
Trang-9- Authentication, Authorization and Nhận thực, trao quyền và thanh toán AAA Accounting AAL ATM Adaptation Layer Lớp thích ứng ATM ACA Accounting Answer Trả lời việc thanh toán ACL Access Control List Danh sách điều khiển truy nhập ACP Subsciption Authorization Policy Chính sách trao quyền thuê bao ACR Accounting Request Yêu cầu thanh toán ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số bất đối xứng Sự nhận thực và thoả thuận khoá nhận AKA Authentication and Key Agreement thực API Application Programming Interface Giao diện lập trình ứng dụng ARPU Average Revenue Per Unit / User Lợi nhuận trung bình trên một thuê bao AS Application Server Máy chủ ứng dụng ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền dẫn bất đối xứng AUC Authentication Centre Trung tâm nhận thực AUTN Authentication token Thẻ nhận thực AV Authenticat ion Vector Vector nhận thực AVP Audio Video Profile B BCF Bearer Charging Function Chức năng t ính cước Bearer Chức năng điều khiển cổng vào ra BGCF Breakout Gateway Control Function Breakout Điều khiển cuộc gọi độc lập với kênh BICC Bearer Independent Call Control mang BTS Base Transceiver Station Trạm gốc C Customized Applications for Mobile Những lập luận để nâng cao tính di động CAMEL network Enhanced Logic ứng dụng cho khách hàng CAP CAMEL Application Part Phần ứng dụng CAMEL CGF Charging Gateway Function Chức năng cổng tính cước COPS Common Open Policy Service Dịch vụ chính sách mở CCA Credit-Control-Answer Trả lời việc đối chứng tín dụng CCF Charging Collection Function Chức năng thu thập thông tin cước CCR Credit-Control-Request Yêu cầu đối chứng t ín dụng CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã CDF Charging Data Function Chức năng dữ liệu t ính cước Charging Data Record Bản ghi dữ liệu tính cước CDR Call Data Record Bản ghi dữ liệu cuộc gọi CK Ciphering (Cipher) Key Khoá mật mã Connectivity session Location and repositor Vị trí phiên liên kết và kho chức năng CLF y Function CPCP Conference Policy Control Protocol Giao thức điều khiển chính sách hội nghị CS Circuit Switch Chuyển mạch kênh CSC Call Sessio n Controller Bộ điều khiển phiên cuộc gọi CSCF Call Session Control Function Chức năng điều khiển phiên gọi CRF Charging Rule Function Chức năng luật tính cước D DES Data Encryption Standard Chuẩn mã hoá dữ liệu DHCP Dynamic Host Configuration Protocol Giao thức cấu hình máy chủ động DNS Domain Name System Hệ thống tên miền
Trang-10- Differentiated Services Mã điểm các dịch vụ khác biệt DSCP Codepoints E ECF Event Charging Function Chức năng t ính cước dựa trên sự kiện Mạng vô tuyến cải tiến về giao diện vô tuyến GSM nhằm tăng tốc độ truyền số EDGE Enhanced Data Rates for Global Evolution liệu Telephone Number Mapping Service Sự đăng kí dịch vụ dùng ánh xạ số điện ENUM Registration thoại European Telecommunications Standards Viện tiêu chuẩn viễn thông châu âu ETSI Institute Encapsulating (Encapsulated) Security Tải bảo mật đóng gói ESP Payload F FTP File Transfer Protocol Giao thức truyền tải file FMC Fixed Mobile Convergence Sự hội tụ di động và cố định G Motorola’s Global Application Kiến trúc quản lý ứng dụng toàn cầu của GAMA Management Architecture Motorola GCID GPRS Charging Identifier Nhận dạng tính cước GPRS Mạng truy nhập vô tuyến GSM hoặc GERAN GSM/Edge Radio Access Network EDGE GGSN Gateway GPRS Support Node Nút hỗ trợ Cổng vào ra GPRS GLMS Group List Management Server Máy chủ quản lý danh sách nhóm Điểm tham chiếu giữa một P- CSCF với Gm UE GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói thông thường GSM Global System for Mobile Communications Hệ thống thông tin đi động toàn cầu GUI Graphic User Interface Giao diện đồ hoạ của người dùng H HLR Home Location Register Thanh ghi định vị thường trú HSS Home Subscriber Server Máy chủ thuê bao thường trú HTTP Hypertext Transport Protocol Giao thức truyền tải siêu văn bản I Interrogating- Call Session Control tham vấn điều khiển phiên gọi I-CSCF Function ICID IMS Charging Identifier Nhận dạng tính cước IMS ICP Internet Cache Protocol Giao thức ICP Nhóm làm việc liên quan đến các giao IETF Internet Engineering Task Force thức Internet IEC Immediate Event Charging Tính cước dựa trên sự kiện trực tiếp IFS Intergrated Feature Server Máy chủ t ích hợp các đặc tính IK Integrity Key Khoá Intergrity IKE Internet Key Exchange Trao đổi khoá Internet IM Instant Messaging Nhắn tin tức thời Môi trường đa phương tiện truyền thông IME Intergarated Multimedia Enviroment tích hợp IP Multimedia Subsystem-Media Gateway Chức năng cổng vào ra truyền thông – IMS-MGW Function phân hệ đa phương tiện IP IM-SSF IP Multimedia Service Switching Function Chức năng chuyển mạch phục vụ đa
Trang-11- phương tiện IP Phân hệ đa phương tiện dựa trên giao thức IMS IP Multimedia Subsystem Internet IMSI International Mobile Subscriber Identier Số nhận dạng thuê bao di động quốc tế INAP Intelligent Network Application Protocol Giao thức ứng dụng cho mạng thông minh IOI Inter-Operator Identifier Nhận dạng giữa nhà khai thác IP Internet Protocol Giao thức Internet IP-sec Internet Protocol security Bảo mật giao thức Internet Modun nhận dạng các dịch vụ đa phương ISIM IP Multimedia Services Identity Module tiện IP ISC IMS Service Control Giao diện điều khiển dịch vụ IMS Modun nhận dạng các dịch vụ đa phương ISIM IP Multimedia Services Identity Module tiện IP ISDN Integrated Services Digital Network Mạng số đa dịch vụ t ích hợp ISUP ISDN User Part Phần người dùng ISDN ITU International Telecommunication Union Liên minh viễn thông quốc tế M MAA Multimedia-Auth-Answer Trả lời cho nhận thực đa phương tiện MAP Mobile Application Part Phần ứng dụng cho di động MAR Multimedia-Auth-Request Yêu cầu nhận thực đa phương tiện Điểm tham chiếu đến các dịch vụ IPv6 Mb MCC Mobile Country Code Mã di động quốc gia Điểm tham chiếu giữa một MGCF với một Mg CSCF MGW Media Gateway Cổng truyền thông Chức năng điều khiển cổng vào ra truyền MGCF Media Gateway Control Function thông MGCP Media Gateway Control Protocol Giao thức điều khiển cổng truyền thông MIME Multipurpose Internet Mail Extension Sự mở rộng Thử Internet cho đa mục đích Mã mạng di động (Mã mạng di động trong MNC Mobile Network (National) Code nước) MNO Mobile Network Operator Nhà khai thác mạng di động MML Man Manchine Language Ngôn ngữ giao diện người và máy MMS Multimedia Messaging Service Dịch vụ nhắn t in đa phương tiện Điểm tham chiếu giữa một CSCF với một Mm mạng đa phương tiện IP MOU Memorandum Of Understanding Biên bản ghi nhớ Điểm tham chiếu giữa một CSCF với một Mr MRCF Bộ điều khiển chức năng tài nguyên đa MRFC Multimedia Resource Function Controller phương tiện Bộ xử lý chức năng tài nguyên truyền MRFP Media Resource Function Processor thông MRS Media Resource Server Máy chủ tài nguyên truyền thông MSC Mobile Switching Centre Trung tâm chuyển mạch di động MSIN Mobile Subscriber Identification Number Số nhận dạng thuê bao di động Mạng số đa dịch vụ t ích hợp quốc tế cho MSISDN Mobile Subscriber International ISDN thuê bao di động MSRP Message Session Relay Protocol Giao thức chuyển giao phiên tin nhắn MTP Message Transfer Part Phần truyền dẫn bản tin
Trang-12- Điểm tham chiếu giữa một CSCF với một Mw CSCF khác N NACF Network Access Configuration Function Chức năng cấu hình truy nhập mạng NAPTR Naming Authority PoinTeR Thẻ trao quyền đặt tên NASS Network Attachment Subsystem Phân hệ truy nhập mạng NAT Network Address Translator Bộ chuyển đổi địa chỉ mạng NGN Next Generation Network Mạng thế hệ sau L LCS Location services Các dịch vụ dựa trên vị trí LIA Location-Info-Answer Trả lời – thông tin vị trí LIR Location-Info-Request Yêu cầu thông tin vị trí LNP Local Number Portability O Operational Administration and Sự quản lý vận hành và bảo dưỡng OAM Maintenance OCG Operator Charging Gateway Cổng điều hành tính cước OCS Online Charging System Hệ thống tính cước online OMA Open Mobile Alliance Liên minh di động mở OSA Open Services Architecture Kiến trúc các dịch vụ mở OSA SCS OSA Service Capability Server Máy chủ t iềm trữ phục vụ OSA P PA Presence Agent Máy chủ hiển thị PBX Private Branch Exchange Tổng đài nhánh cá nhân PDA Personal Digital Assistant Thiết bị trợ giúp số cá nhân PDF Policy Decision Function Chức năng quyết định chính sách PDH Plesiochronous Digital Hierarchy Phân cấp số cận đồng bộ Packet Data Protocol Giao thức dữ liệu gói PDP Policy Decision Point Điểm quyết định chính sách PEP Policy Enforcement Point Điểm ép chính sách PEF Policy Enforcement Function Chức năng ép chính sách PHB Per Hop Behavior PIB Policy Information Base Cơ sở thông tin chính sách P-CSCF Proxy-CSCF CSCF uỷ quyền PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng PNA Push-Notification-Answer Trả lời – đẩy vào thông báo PNR Push-Notification-Request Yêu cầu đẩy vào thông báo POC Push to talk over the Cellular service Dịch vụ đàm thoại trên Cell POTS Plain Old Telephone System Hệ thống điện thoại truyền thống PPA Push-Profile-Answer Trả lời – việc đẩy vào hồ sơ PPR Push-Profile-Request Yêu cầu đẩy vào hồ sơ PRACK Provisional Response ACKnowledgement Thừa nhận đáp ứng tạm thời PS Packet Switch Chuyển mạch gói PSI Public Service Identity Nhận dạng dịch vụ công cộng PSTN Public Switched Telephone Network Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng PUA Presence User Agent Tác nhân người dùng hiển thị PUR Profile-Update-Request Yêu cầu cập nhật hồ sơ Q QOS Quality of Service Chất lượng dịch vụ R
Trang-13- Phương tiện điều khiển truy nhập tài RACF Resource Access Control Facility nguyên RAN Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến RAND Random challenge Ngẫu nhiên không liên tiếp RBT Ring Back Tone Hồi âm chuông RES Response Đáp ứng Máy chủ lên danh sách tài nguyên (hiển RLS Resource List Server thị) RNC Radio Network Controller Điều khiển mạng vô tuyến RSVP Resource ReserVation setup Protocol Giao thức thiết lập phân bổ tài nguyên RTP Real-time Transport Protocol Giao thức truyền tải thời gian thực RTA Registration-Termination-Answer Trả lời cho sự kết thúc đăng ký RTR Registration-Termination-Request Yêu cầu kết thúc đăng ký S SA Security Association Sự kết hợp bảo mật SAA Server-Assignment-Answer Trả lời sự phân bổ máy chủ SAR Server-Assignment-Request Yêu cầu phân bổ máy chủ SBLP Service-Based Local Policy Chính sách nội bộ dựa trên dịch vụ SCF Session Charging Function Chức năng t ính cước phiên SCS Service Capability Server Máy chủ t ính năng dịch vụ Nhà quản lý sự tương tác tính năng của SCIM Server Capability Interaction Manager máy chủ S-CSCF Serving-CSCF CSCF phục vụ SDH Synchronous Digital Hierarchy Phân cấp số đồng bộ SDP Session Description Protocol Giao thức mô tả phiên SEG Security Gateway Cổng vào ra bảo mật SGW Signalling Gateway Cổng vào ra báo hiệu SGSN Serving GPRS Support Node Nút hỗ trợ phục vụ GPRS SIM Subscriber Identity Module Modun nhận dạng thuê bao SIP Session Initiation Protocol Giao thức khởi tạo phiên SLF Subscription Locator Function Chức năng bộ định vị sự thuê bao SNA Subscribe-Notifications-Answer Trả lời (đáp lại) các thông báo về thuê bao SNR Subscribe-Notifications-Request Yêu cầu các thông báo về thuê bao SM Session Manager Quản lý phiên SMG Special Mobile Group Nhóm đặc trách về di động SME Small and Medium-sized Enterprise Doanh nghiệp vừa và nhỏ S/MIME Secure MIME MINE an toàn SMPP Short Message Peer-to-Peer Protocol Giao thức tin nhắn ngắn ngang hàng SMS Short Messaging Service Dịch vụ nhắn t in ngắn SRF Single Reservation Flow Luồng dành riêng đơn SRV RR Service record Bản ghi dịch vụ SS7 MTP SS7 Message Transfer Part Phần truyền dẫn bản tin trong SS7 SSP Subscriber Service Profile Hồ sơ phục vụ thuê bao T Time Division/Code Division Multiple Đa truy nhập phân chia theo thời gian / TD-CDMA Access phân chia theo mã TBCP Talk Burst Control Protocol Giao thức điều khiển burst thoại Giao thức chuyển vân ưu tiên Transit signal priority TSP THIG Topology Hiding Inter-network Gateway Cổng vào ra ẩn cấu hình giữa các mạng TISPAN Telecoms & Internet converged Services & Tổ chức hội tụ viễn thông và Internet về
Trang-14- Protocols for Advanced Networks dịch vụ và giao thức cho các mạng tiên tiến TLS Transport Layer Security Bảo mật lớp truyền tải Thông báo điều khiển kiểm tra và thông TTCN Testing and Test Control Notation báo việc kiểm tra TUI Text User Interface Giao diện người dùng văn bản U UAA User-Authorization-Answer Trả lời sự trao quyền người dùng UAR User-Authorization-Request Yêu cầu trao quyền người dùng UDA User-Data-Answer Trả lời về dữ liệu người dùng UDP User Datagram Protocol Giao thức UDP UDR User-Data-Request Yêu cầu dữ liệu người dùng UE User Equipment Thiết bị của người dùng UICC Universal Integrated Circuit Card Thẻ mạch tích hợp toàn cầu Universal Mobile Telecommunications Hệ thống viễn thông di động phổ biến UMTS System URI Uniform Resource Identifier Nhận dạng tài nguyên đồng dạng Máy chủ dữ liệu thuê bao thống nhất của USDS Lucent Unified Subscriber Data Server Lucent USIM UMTS Subscriber Identity Module Modun nhận dạng thuê bao UMTS Điểm tham chiếu giữa UE và một server Ut ứng dụng (AS) V VCC Voice Call Continuity Sự liên tục của cuộc gọi thoại VHE Virtual Home Environment Môi trường thường trú ảo VoIP Voice over IP Thoại nhờ thức Internet W WAP Wireless Application Protocol Giao thức ứng dụng vô tuyến WCDMA Wideband Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã băng rộng WIN Wireless Intelligent Network Mạng thông minh không dây WLAN Wireless Local Area Network Mạng nội vùng không dây UTRAN UMTS Terrestrial Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất UMTS X XCAP XML Configuration Access Protocol Giao thức truy nhập cấu hình XML XDM XML Document Management Quản lý tài liệu XML XDMC XML Document Management Client Khách quản lý tài liệu XML XDMS XMLDocument Management Server Máy chủ quản lý tài liệu XML XML Extensible Markup Language Ngôn ngữ Đánh dấu Mở rộng XRES Expected response Đáp ứng kỳ vọng DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1 Các lệnh Sh. .................................................................................................. 36 Bảng 2.1. Bảng tham chiếu các bản tin tính cước offline .......................................... 44
Trang-15- Bảng 2.2. Bảng tham chiếu các bản tin tính cước online ........................................... 46 Bảng 2.3. Tiêu chuẩn bộ lọc của S-CSCF của Tobias ................................................ 54 Bảng 3.1. Các giao diện PoC ....................................................................................... 81 DANH MỤC CÁC HÌNH MINH HỌA Hình 1.1. IMS trong các mạng hội tụ. ........................................................................ 20 Hình 1.2. Vai trò của IMS trong các mạng chuyển mạch gói. ................................... 21 Hình 1.3. Cấu trúc các phần tử chức năng cơ bản của IMS [3GPP Release 5] ......... 22 Hình 1.4. Cấu trúc phân lớp của mạng NGN- Mobile................................................ 24 Hình 1.5. Các tùy chọn kết nối IMS khi thuê bao chuyển mạng (roamming). .......... 26 Hình 1.6. Chuyển vùng luân phiên IMS/CS................................................................ 28 Hình 1.7. Cấu trúc lớp và IMS .................................................................................... 29 Hình 1.8. Cấu trúc HSS. .............................................................................................. 31 Hình 1.9. Mối quan hệ giữa các loại máy chủ ứng dụng khác nhau. ........................ 32 Hình 1.10. Sự chuyển đổi báo hiệu trong SGW. ......................................................... 32 Hình 1.3.7 Cấu trúc IMS và các điểm tham chiếu ...................................................... 33 Hình 1.11. HSS giải pháp sử dụng SLF...................................................................... 35 Hình 2.1. Quá trình đăng ký. ....................................................................................... 40 Hình 2.2. I-CSCF tìm S-CSCF .................................................................................... 41 Hình 2.3. Sự đăng ký IMS ........................................................................................... 41 Hình 2.4. Dò tìm P-CSCF bằng cơ chế GPRS............................................................ 42 Hình 2.5. Dò tìm P-CSCF bằng cơ chế thông thường – DHCP DNS. ........................ 42 Hình 2.6. Cấu trúc tính cước offline IMS ................................................................... 43 Hình 2.7: Hệ thống tính cước online trong IMS. ........................................................ 45 Hình 2.8. Sự kết hợp bảo mật dùng trên UDP ............................................................ 46 Hình 2.9. Sự kết hợp bảo mật dùng trên TCP ............................................................ 47 Hình 2.10. Lưu lượng qua hai cổng bảo mật .............................................................. 47 Hình Hình 2.11. Các giao diện bảo mật mạng ............................................................ 47 Hình 2.12. Thiết lập kết nối TLS ................................................................................. 48 Hình 2.13. Sơ đồ dùng S/MINE mật mã thân bản tin ................................................ 49 Hình 2.14. Sơ đồ dùng S/MINE giải mã thân bản tin ................................................. 49 Hình 2.15. Phiên truyền dẫn ....................................................................................... 51 Hình 2.16. Mào đầu giao dịch SIP .............................................................................. 55 Hình 2.17. Quy luật SigComp ...................................................................................... 56 Hình 2.18. SDP offer/answer trong IMS ..................................................................... 57 Hình 2.19. SDP offer/answer và các tiền điều kiện khi thiết lập phiên SIP .............. 58 Hình 2.20. Truyền tài thông tin trao quyền media ..................................................... 59 Hình 2.21. UE nằm ở mạng tạm trú thiết lập phiên. .................................................. 60 Hình 2.22. UE nằm ở mạng thường trú thiết lập phiên.............................................. 61 Hình 3.1. P-CSCF thêm SRF vào yêu cầu INVITE ................................................... 63
Trang-16- Hình 3.2. P-CSCF thêm SRF vào phản hồi 183 .......................................................... 64 Hình 3.3. Sự kích hoạt PDP Context .......................................................................... 64 Hình 3.4. Kích hoạt PDP context thứ cấp .................................................................. 65 Hình 3.5. Mạng trao quyền QoS ................................................................................. 65 Hình 3.6. Cấu trúc DiffServ thông qua các DSCP nhờ GGSN ................................ 66 Hình 3.7. Cấu trúc hệ thống hiển thị của IMS. ........................................................... 67 Hình 3.8. Đăng ký Watcher cho danh sách hiển thị ................................................... 68 Hình 3.9. RLS đăng ký hiển thị. ................................................................................. 69 Hình 3.10. Đầu cuối IMS công bố thông tin hiển thị .................................................. 69 Hình 3.11. Nhắn tin tức thời pager-mode trong IMS ................................................. 70 Hình 3.12. Ví dụ của một dịch vụ cung cấp các tin nhắn tức thời pager-mode. ....... 71 Hình 3.13. Các tin nhắn tức thời Session-base: phiên MSRP end-to-end ................ 72 Hình 3.14. Chat Server - hội nghi session-base multi-part......................................... 73 Hình 3.15. Sự thiết lập phiên nhắn tin .............................Error! Bookmark not defined. Hình 3.20. Sự nhận thực ở MSRP relay ...................................................................... 76 Hình 3.21. Sự thiết lập phiên end-to-end với MSRP relay ......................................... 77 Hình 3.22. URI-list Service và yêu cầu MESSAGE .................................................... 78 Hình 3.23. Các MESSAGE không dùng URI-list Service .......................................... 78 Hình 3.24. REFER ....................................................................................................... 79 Hình 3.25. Phương thức REFER ................................................................................. 79 Hình 3.26. Cấu trúc PoC .............................................................................................. 80 Hình 3.27. Phiên PoC và Server PoC điều khiển trung tâm ...................................... 82 Hình 3.28. Server PoC điều khiển và Server tham gia PoC ...................................... 83 Hình 3.29. Sự thiết lập phiên PoC one-to-one ............................................................. 84 Hình 3.30. Sự thiết lập phiên nhóm PoC ah-hoc........................................................ 85 Hình 3.31. Sự thiết lập phiên nhóm PoC Pre-arranged ............................................ 86 Hình 3.32. Sự thiết lập phiên nhóm PoC Chat........................................................... 87 Hình 3.33. Thêm các user mới vào một phiên PoC .................................................... 88 Hình 3.34. Chế độ trả lời thủ công .............................................................................. 89 Hình 3.35. Chế độ trả lời tự động. .............................................................................. 89 Hình 3.36. Cấu trúc IMS thực hiện dịch vụ hội nghị ................................................ 90 Hình 3.37. Tạo một hội nghị dùng URI conference factory ...................................... 91 Hình 3.38. Dùng yêu cầu REFER giới thiệu một user vào hội nghị........................... 91 Hình 3.39. Sự đăng ký trạng thái hội nghị ................................................................. 92 Hình 3.40. Dùng CPCP tạo phiên hội nghị ................................................................. 92 Hình 3.41. Cập nhật thay đổi trạng thái, không dùng RLS ....................................... 95 Hình 3.42. Cập nhật thay đổi trạng thái, có dùng RLS. ............................................. 95 Hình 4.1. Lộ trình phát triển lên hệ thống IMS – Huawei ......................................... 97 Hình 4.2. Nâng cấp từ NGN softswitch lên IMS - Huawei ......................................... 98 Hình 4.3. Chi tiết các thành phần nâng cấp từ PSTN->NGN->IMS ......................... 98
Trang-17- Hình 4.4. Mô hình mạng IMS đầy đủ của Huawei .................................................... 99 Hình 4.5. Nâng cấp từ softswitch lên AGCF ............................................................. 101 Hình 4.6. Nâng cấp từ softswitch lên MGCF ............................................................ 101 Hình 4.7. Mô hình dịch vụ VCC ................................................................................ 102 Hình 4.8. Dich vụ Presence ....................................................................................... 103 Hình 4.9. Dịch vụ nhắn tin tích hợp .......................................................................... 104 Hình 4.10. Sơ đồ tổng quan giải pháp IMS Ericsson ................................................ 106 Hình 4.11. Vị trí HSS trong mạng ............................................................................. 107 Hình 4.12. Cấu hình phân lớp IMS weShare ............................................................ 108 Hình 4.14. Lộ trình IMS của Alcatel Lucent ............................................................ 111 Hình 4.15. Cấu hình mạng IMS – Alcatel-Lucent .................................................... 112 Hình 4.16. Mô hình cung cấp dịch vụ PoC của Alcatel – Luccent ........................... 116 Hình 4.17. Mô tả dịch vụ nhắn tin tức thời của Alcatel – Luccent .......................... 116 Hình 4.18. Cấu hình tổng thể hệ thống mạng GPRS của Vinaphone ...................... 118 MỞ ĐẦU Với tư cách là một cấu trúc NGN chuẩn, IMS là mục tiêu được các nhà khai thác viễn thông lớn hướng tới, nhằm tạo ra một cơ sở hạ tầng mạng đa dạng và đủ mạnh để phát huy các loại hình dịch vụ đa phương tiện. Cấu trúc điều khiển dựa trên IMS tạo nền tảng cho việc triển khai hội tụ cố định và di động (FMC).
Trang-18- Khái niệm IMS được bắt đầu bằng việc chuẩn hóa cấu trúc mạng di động 3G trong phiên bản (Release 5) của 3GPP. Trong cấu trúc Release 5, phần mạng lõi xuất hiện thêm phân hệ IMS tạo ra một nền tảng dịch vụ với phần điều khiển dựa trên giao thức SIP. Nền tảng dịch vụ này cho phép cung cấp các phiên truyền đa phương tiện cho mạng di động. Việc chuẩn hóa cấu trúc IMS cho mạng cố định được bắt đầu với Release 1 của TISPAN. Trong cấu trúc TISPAN, với việc bổ xung thêm các phân hệ điều khiển NASS và RACS đảm bảo cho việc tích hợp với mạng cố định (PSTN và mạng băng rộng cố định) có khả năng thực hiện được. Chính vì vậy, khi nghiên cứu về cấu trúc IMS chúng ta có hai cách nhìn khác nhau: theo quan điểm của mạng di động và theo khía cạnh đối với mạng cố định. Trong khuôn khổ đề tài này, xin được đưa ra hướng nghiêu cứu cấu trúc IMS theo cách nhìn từ phía mạng di động. Bố cục đề tài được xây dựng với các nội dung cơ bản như sau: CHƯƠNG 1 Vị trí, vai trò của IMS trong hệ thống thông tin di động cho NGN. CHƯƠNG 2 Một số chức năng của IMS trong hệ thống thông tin di động. CHƯƠNG 3 Các dịch vụ triển khai trên nền IMS di động. CHƯƠNG 4 Phân tích, đánh giá thiết bị, giải pháp IMS của một số nhà khai thác trên thế giới và ở việt Nam của VNPT. Một số khuyến nghị. Chương 1. VỊ TRÍ,VAI TRÒ CỦA IMS TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG CHO NGN. Giới thiệu chung. Trong mạng thông tin di động, các hệ thống thế hệ 1 (1G) đã được giới thiệu triển khai từ giữa thập niên 80. Các mạng này đã hỗ trợ những dịch vụ cơ bản cho thuê bao, chủ yếu là các dịch vụ thoại và các dịch vụ có liên quan tới thoại. Các hệ thống thế hệ 2 (2G) từ những
Trang-19- năm 1990 đã hỗ trợ thuê bao một số dịch vụ truyền số liệu và nhiều dịch vụ bổ sung khác. Thế hệ 3G hiện nay đang cho phép truyền tốc độ số liệu nhanh hơn với nhiều dịch vụ đa phương tiện khác nhau. Trong mạng thế hệ mới (NGN) có nhiều ứng dụng tiện ích hơn như các thực thể ngang hàng, chúng giúp sự chia sẻ thông tin dễ dàng hơn nhờ: trình duyệt chia sẻ, chia sẻ kinh nghiệm game, chia sẻ phiên vô tuyến 2 đường (ví dụ như: Push to Talk over Cellular). Khái niệm kết nối cũng sẽ được định nghĩa lại. Sự quay số và đàm thoại sẽ chỉ được xem như một phần nhỏ trong các tính năng mà mạng hỗ trợ. Khả năng thiết lập một kết nối ngang hàng giữa các thiết bị mới có giao thức Internet (IP) mới là vấn đề mấu chốt. Mô hình mới của những phương tiện thông tin này sẽ tiến xa so với khả năng của dịch vụ điện thoại tr ước đây (POTS). Mạng điện thoại hiện nay hỗ trợ các tác vụ then chốt cho sự thiết lập 1 kết nối. Bằng việc quay số ngang hàng, mạng có thể thiết lập một kết nối giữa bất kỳ 2 đầu cuối nào qua mạng IP. Khả năng kết nối IP này chỉ được sử dụng trong các môi trường hỗ trợ dịch vụ đơn độc và phân tán trong mạng Internet; trong các hệ thống đóng này, cạnh tranh dựa trên nền tảng thuê bao. Ở các hệ thống này, thuê bao được giới hạn trong các dịch vụ chỉ được hỗ trợ bởi hệ thống. Vì vậy, một hệ thống IMS cho phép các ứng dụng ở các thiết bị hỗ trợ IP thiết lập các kết nối ngang hàng (peer-to-peer) và nội dung ngang hàng (peer-to-content) dễ dàng và an toàn. Vậy IMS được định nghĩa là cấu trúc điều khiển cuộc gọi độc lập với hệ thống truy nhập; cấu trúc điều khiển dịch vụ và kết nối dựa trên nền IP hỗ trợ cho thuê bao các dịch vụ đa phương tiện khác nhau thông qua việc sử dụng các giao thức Internet thông thường. [3] Sự tích hợp của dịch vụ thoại và số liệu làm tăng hiệu quả triển khai các ứng dụng mới như dịch vụ hiển thị, “chat” đa phương tiện, push to talk (ấn nút nói) trong thông tin điểm- điểm, điểm-đa điểm đơn công và videoconfrencing (hội nghị truyền hình). Để hiểu rõ vai trò, nhiệm vụ của IMS di động trong hệ NGN, sau đây chương I của luận văn sẽ đề cập tới một số nét chung nhất về: - Lịch sử IMS. - Vị trí-vai trò - nhiệm vụ của IMS trong thông tin di động hệ NGN - Kiến trúc IMS theo tiêu chuẩn 3GPP. 1.1. NGUỒN GỐC KHÁI NIỆM IMS Môi trường thông tin hội tụ di động và cố định. với giải pháp IMS hỗ trợ việc kiểm soát phiên truyền dẫn trên miền PS (chuyển mạch gói), đồng thời cũng mang tới cho PS các chức năng của miền chuyển mạch kênh (CS). IMS là công nghệ chủ chốt sử dụng cho sự hội tụ mạng (FMC) trên nền NGN được khái quát bởi (Hình 1.1)
Trang-20- Hình 1.1. IMS trong các mạng hội tụ. [3] 1.1.1 Từ GSM tới 3GPP Release 7 (phiên bản 7) Viện Nghiên cứu Tiêu chuẩn Viễn thông Châu Âu (ETSI) định nghĩa các tiêu chuẩn liên quan đến hệ thống thông tin di động GSM từ những năm 80 và 90. ETSI cũng đã định nghĩa cấu trúc mạng GPRS. Chuẩn GSM cuối cùng đã được ban hành vào năm 1998 và cùng năm đó 3GPP cũng được hình thành bởi các tổ chức tiêu chuẩn từ châu Âu, Nhật Bản, Hàn Quốc, Mỹ và Trung Quốc để chuẩn hóa cấu trúc hệ thống 3G dựa trên công nghệ truy nhập vô tuyến băng rộng WCDMA, công nghệ truy nhập vô tuyến đa truy nhập phân chia theo thời gian/ mã (TD-CDMA) và mạng lõi GSM, chỉ tiêu kỹ thuật đầu tiên được ban hành trong phiên bản Release 99 của 3GPP. Trong Release 99, công nghệ truy nhập vô tuyến WCDMA là cải tiến cơ bản nhất đối với hệ thống 3G được xây dựng dựa trên cơ sở GSM. Ngoài WCDMA, phân hệ truy nhập vô tuyến UMTS (UTRAN) sử dụng giao diện Iu với hai khác biệt cơ bản so với các giao diện A và Gb. Trước tiên là sự chuyển đổi mã thoại cho Iu được thực hiện trong mạng lõi, trong GSM thì công việc này được thực hiện ở Trạm gốc (BTS). Thứ hai, sự mã hoá bảo mật và quản lý tính di động mức cell trong giao diện Iu được thực hiện ở Bộ điều Khiển mạng Vô tuyến (RNC), trong GSM thì các chức năng này được thực hiện tại SGSN. Cách kiến tạo dịch vụ được thực hiện dựa trên Kiến trúc dịch vụ mở (OSA). Về mặt dịch vụ, mục tiêu là ngừng chuẩn hoá các dịch vụ mới và tập trung vào khả năng phục vụ của dịch vụ, như các công cụ (CAMEL, ứng dụng SIM và OSA).