Đang tải... (xem toàn văn)
Tài liệu tham khảo chuyên ngành viễn thông Nghiên cứu và mô phỏng hệ thống IMS trên nền mạng NGN
ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINHĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊNKHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNGNGUYỄN THỊ MINH CHÂU 0620003TRẦN QUỐC CƯỜNG 0620006Đề tài:NGHIÊN CỨU VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG IMS TRÊN NỀN MẠNG NGNKHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN NGÀNH ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNGCHUYÊN NGÀNH: VIỄN THÔNG VÀ MẠNGNGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:1. ThS. NGÔ ĐẮC THUẦN2. ThS. HUỲNH PHÚ TRUNG - Công ty TMA SolutionsThành phố Hồ Chí Minh – năm 2010 Lời cảm ơnLời đầu tiên chúng em xin gởi lời cảm ơn đến thầy Ngô Đắc Thuần đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện cho chúng em thực hiện đề tài. Thầy luôn quan tâm theo sát tiến độ và đưa ra những đóng góp quý báo giúp chúng em sửa chữa và hoàn thiện luận văn tốt nghiệp. Chúng em chân thành cảm ơn ThS. Huỳnh Phú Trung, công ty TMA Solutions, đã nhiệt tình truyền đạt kinh nghiệm, chỉ bảo chúng em trong suốt thời gian thực tập và làm đề tài tốt nghiệp tại công ty. Nhờ sự hướng dẫn của anh, chúng em đã định hướng và từng bước hoàn thành luận văn này.Chúng em xin cảm ơn các thầy cô trong khoa Điện Tử Viễn Thông nói riêng và trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên TPHCM nói chung đã giảng dạy và tạo điều kiện cho chúng em học tập tốt nhất trong thời gian qua. Những kiến thức đó chính là nền tảng cần thiết giúp chúng em hoàn thành được luận văn tốt nghiệp. Chúng em cũng gởi lời cảm ơn đến bạn Lê Trung đã nổ lực cùng chúng em thực hiện giải pháp xây dựng mô hình mạng NGN hoàn chỉnh.Một lần nữa, chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc và chúng em mong nhận được những đóng góp chân thành của tất cả mọi người.Trang 2 LỜI MỞ ĐẦUXã hội càng phát triển, nhu cầu về thông tin liên lạc càng cao và nhu cầu ấy đã trở thành một phần của cuộc sống con người. Hiện tại và trong thời gian tới, nhu cầu phát triển các loại hình dịch vụ gia tăng như: thoại, dữ liệu, hình ảnh với chất lượng cao ngày một tăng. Để đáp ứng yêu cầu trên, các nhà cung cấp dịch vụ không chỉ quan tâm đến phát triển dịch vụ mà còn phải xây dựng, củng cố và tối ưu hóa hạ tầng lẫn dịch vụ. Song song đó, nhà khai thác phải nghiên cứu tìm ra một công nghệ thế hệ mới có kiến trúc linh hoạt, tương thích hoàn toàn với mạng hiện tại, đáp ứng đa công nghệ, đa giao thức, đa truy cập, đa phương tiện truyền thông và đa dịch vụ… Trước yêu cầu đó, NGN ra đời được xem là một giải pháp thỏa mãn tất cả các điều kiện kể trên cho một mạng tương lai.Từ nghiên cứu mạng thế hệ mới NGN, ý tưởng về một kiến trúc điều khiển dịch vụ dựa trên chuẩn IP được hình thành. Kiến trúc này phải giúp nhà khai thác mạng dễ dàng hơn trong triển khai và quản lý, đồng thời cho phép người dùng có thể sử dụng một hay nhiều loại thiết bị khác nhau, di chuyển giữa vùng phục vụ của các mạng mà vẫn có thể sử dụng cùng một dịch vụ với yêu cầu QoS được đảm bảo. Kiến trúc đó được gọi là phân hệ đa phương tiện IP, viết tắt là IMS (IP Multimedia Subsystem). Phân hệ IMS tạo điều kiện cho việc triển khai nhanh chống các dịch vụ chất lượng cao, mang tính cá nhân, có khả năng tương tác thời gian thực mọi lúc, mọi nơi trên một kết nối. Do đó, chắc chắn trong tương lai không xa, triển khai hệ thống mạng IMS là một xu hướng tất yếu của các nhà khai thác dịch vụ mạng và viễn thông.Trang 3 IMS hỗ trợ nhiều loại hình dịch vụ khác nhau như thoại, dữ liệu, hình ảnh và khả năng tích hợp cả ba loại hình dịch vụ nói trên. Sự tích hợp ấy chính là Tripple Play mà IPTV là một dịch vụ điển hình. 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.Nội dung bài báo cáo gồm hai phần chính: Phần đầu, đề tài giới thiệu vị trí và kiến trúc IMS trong mô hình mạng NGN theo chuẩn hóa của tổ chức 3GPP. Nội dung phần này tập trung vào vai trò chức năng các phần tử trong IMS. Thêm vào đó, đề tài cũng trình bày các giao thức và thủ tục sử dụng dịch vụ giúp người đọc hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động của phân hệ này. Ngoài ra, luận văn cũng đưa ra giải pháp từng bước tiến lên xây dựng mạng IMS trên hạ tầng mạng hiện có. Phần sau, bài báo cáo xây dựng hoàn chỉnh một mô hình mô phỏng mạng NGN với đầy đủ chức năng. Người dùng có thể đăng ký, sử dụng dịch vụ thoại, dữ liệu, xem IPTV,…Hơn nữa, phần demo có sự kết hợp với đề tài “QoS over Tripple Play” để đảm bảo QoS xuyên suốt cho các dịch vụ được triển khai từ lớp truy cập đến lớp ứng dụng. Đặc biệt, mô hình này thực hiện hoàn toàn trên phần mềm mã nguồn mở, thực hiện trên các máy tính, rất thích hợp cho việc nghiên cứu, phát triển tại các phòng nghiên cứu của trường học, trung tâm nghiên cứu và phát triển của công ty.Để thực hiện nội dung đó, đề tài được phân chia thành các chương như sau: Chương 1: Tổng quan về IMS trên nền NGN. Nội dung chương này giới thiệu những khái niệm cơ bản về IMS cũng như vai trò của IMS trong mạng NGN. Chương 2: Kiến trúc phân hệ IMS. Đây là chương quan trọng nhất, trình bày các thực thể và chức năng của IMS theo mô hình phân lớp mạng NGN. Chương 3: Một số thủ tục trong mạng IMS. Chương này giúp người đọc hình dung rõ từng bước hoạt động của phân hệ IMS trong việc thiết lập và điều khiển các phiên dịch vụ. Chương 4: Các giao thức chính sử dụng trong phân hệ IMS. Chương này trình bày khái quát các giao thức sử dụng phỗ biến trong mạng NGN như: SIP, Diameter, COPS, MEGACO/H.248. Chương 5: Các bước tiến lên xây dựng IMS. Qua chương này, người đọc có thể hiểu được cách thức xây dựng một hệ thống IMS trên cơ sở hạ tầng mạng hiện có.Trang 4 Chương 6: Demo trình bày mô phỏng IMS bằng Open Source IMS Core và dịch vụ IPTV trên hệ điều hành Linux. Chương 7: Kết luận và hướng phát triểnIMS là một đề tài khá mới tại Việt Nam, tài liệu tiếng Việt gần như không có. Với khả năng của sinh viên và thời gian tìm hiểu không nhiều, đề tài IMS over NGN không tránh khỏi thiếu sót. Rất mong được sự góp ý của các thầy cô và các bạn đọc về đề tài này.Trang 5 MỤC LỤCTrang 6 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮTTrang 7 Từ viết tắt Tiếng AnhADSL Asymmetric Digital Subscriber LineA-RACF Access Resource and admission Control FunctionA-RACF Access Resource and admission Control FunctionAVP Attribute Value PairsBGCF Breakout gateway control functionBICC Bearer Independent Call ControlBSC Base Station ControllerCCF Charging Collection FunctionCGI Common Gateway InterfaceCOPS Common Open Policy ServicesCPL Call Processing LanguageCS Circuit SwitchingDHCP Dynamic Host Configuration Protocol DNS Domain Name SystemEAP Extensible Authentication ProtocolETSI European Telecommunication Standards InstituteFQDN Fully qualified domain nameFTTH Fiber To The Home GGSN Gateway GPRS Support NodeGPRS General Packet Radio ServiceGSM Global System for Mobile communications HSS Home Subscriber ServerHTTP Hypertext Transfer ProtocolIANA Internet Assigned Numbers Authority ICID IMS Charging IDIETF Internet Engineering Task ForceIMSI International Mobile Subscriber IdentifierISDN Integrated Services Digital NetworkLPDP Local Policy Decision Point MCC Mobile Country Code MG Media gatewayMGC Media gateway controller MGCF Media gateway control functionMGW Media gatewayMINE Multipurpose Internet Mail ExtensionMMS Multimedia Message ServiceMNC Mobile Network CodeMRFC Multimedia Resource Function ControllerMRFP Media Resource Function Processor MSC Mobile Switching CentreMSC Mobile Switching CenterMSIN Mobile Subscriber Identification NumberNASREQ Network Access Server ApplicationNASS Network Attachment SubsystemNASS Network Attachment SubsystemNMSI National Mobile Station IdentityOCF Online Charging Function OMA Open Mobile AllianceOSP Open Settlement Protocol PBN Packet Based NetworkPDF Policy Decision FunctionPDP Packet Data ProtocolTrang 8 PEP Policy enforcement pointPoC Push-to-Talk over CellularPS Packet SwitchedPSTN Public Switched Telephone Network RACS Resource Admission Control FunctionalityRACS Resource and Admission Control FunctionalityRADIUS Remote Authentication Dial In User ServiceR-SGW Roaming Signaling GatewayRSVP Resource Reservation ProtocolRTP Realtime Transport ProtocolRTSP Real Time Streaming ProtocolRUAM Remote UAMSAP Session Advertisement ProtocolSBC Session Border ControllerSBLP Service Based Local PolicySCIP Simple Conference Invitation ProtocolSCTP Stream Control Transmission ProtocolSDP Session Description Protocol SGSN Signaling GPRS support nútSGW Signaling gatewaySIP Session Initial ProtocolSLF Subscription Locator FunctionSNTP Simple Network Time ProtocolS-PDF Serving Policy Decision FunctionS-PDF Serving Policy Decision FunctionTACACS Terminal Access Controller Access Control SystemTCP Transmission Control Protocol TG Trungking GatewayTISPAN Telecoms and Internet converged Services and Protocols for Advanced NetworkingTLS Transport layer SecurityT-SGW Transport Singnalling GatewayUA User AgentUAC User Agent ClientUAM User Access ModeUAS User Agent ServerUE User EquipmentUICC Universal Integrated Circuit CardURL Universal Resource LocatorUSIM Universal Subscriber Identity ModuleVCC Voice Call ContinuityVoIP Voice over Internet ProtocolXML Extensible Markup LanguageTrang 9 DANH MỤC HÌNHTrang 10 [...]... dịch vụ mạng trở nên vô cùng nhanh chóng và hiệu quả Trang 15 NGHIÊN CỨU VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG IMS TRÊN NỀN NGN Lớp này có thể thực thi việc điều khiển những thành phần đặc biệt như Media Server, một thiết bị được biết đến với tập các chức năng như: Conferencing, xử lý Tone, … Hình 1.2: Vị trí IMS trong NGN Trang 16 NGHIÊN CỨU VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG IMS TRÊN NỀN NGN CHƯƠNG 2: KIẾN TRÚC PHÂN HỆ IMS Chương... BẢNG Trang 11 NGHIÊN CỨU VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG IMS TRÊN NỀN NGN CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ IMS TRÊN NỀN NGN Chương này giới thiệu tổng quan về sự hình thành, vai trò và vị trí của phân hệ IMS trong mô hình mạng NGN IMS là thành phần quan trọng trong lớp điều khiển, được xây dựng với mục đích hỗ trợ đa dịch vụ với chất lượng dịch vụ được đảm bảo, khả năng tính cước và tương thích hoàn toàn với mạng hiện tại... cuộc gọi từ mạng IMS ra mạng CS CN và ngược lại 2.3.3 Giao tiếp với mạng GSM/GPRS 2.3.3.1 SGSN SGSN là thành phần liên kết giữa mạng IMS và mạng chuyển mạch gói hiện có Nó có thể hoạt động, điều khiển và xử lý lưu lượng cho miền PS Phần điều khiển có Trang 29 NGHIÊN CỨU VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG IMS TRÊN NỀN NGN hai chức năng chính: quản lý di động và quản lý phiên Quản lý di động sẽ quản lý vị trí và trạng... thông qua mạng truy nhập nào IMS hỗ trợ nhiều phương thức truy nhập như GSM, UMTS, CDMA2000, truy nhập hữu tuyến băng rộng như cáp xDSL, cáp quang, cáp truyền hình, Trang 13 NGHIÊN CỨU VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG IMS TRÊN NỀN NGN cũng như truy nhập vô tuyến băng rộng WLAN, WiMAX IMS tạo điều kiện cho các hệ thống mạng khác nhau có thể vận hành cùng với nhau IMS đã và đang được tập trung nghiên cứu và ngày càng... Trang 25 NGHIÊN CỨU VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG IMS TRÊN NỀN NGN 2.2.3.5 Điểm tham chiếu Mn Mn là điểm tham chiếu điều khiển giữa MGCF và IMS- MGW Giao diện này điều khiển mặt phẳng người dùng của mạng IP và IMS- MGW Hơn nữa, giao diện này cũng điều khiển mặt phẳng người dùng giữa mạng CS và IMS- MGW Giao diện này dựa trên giao thức H.248 để thực hiện các tác vụ như: kết nối, khử tiếng vọng , cung cấp chuông và các... xây dựng và triển khai các ứng dụng mới, giúp nhà cung cấp mạng giảm chi phí triển khai, vận hành và quản lý 1.3 MÔ HÌNH PHÂN LỚP CỦA MẠNG NGN Cấu trúc luận lý của NGN được chia thành 4 lớp chức năng là: lớp truy nhập, lớp truyền tải, lớp điều khiển, lớp dịch vụ và quản lý Trang 14 NGHIÊN CỨU VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG IMS TRÊN NỀN NGN Lớp truy nhập Cung cấp các kết nối giữa thuê bao đầu cuối và mạng đường... chế để đạt được sự phù hợp với hệ thống mạng hiện có Hiện tại, mạng điện thoại chỉ thực Trang 12 NGHIÊN CỨU VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG IMS TRÊN NỀN NGN hiện được kết nối thoại Tương tự, đối với mạng IP, phần lớn các phiên được thiết lập chỉ để tạo kết nối giữa hai điểm sử dụng riêng cho mạng IP Điều này dẫn đến tình trạng các nhà cung cấp dịch vụ và khai thác mạng tạo ra một môi trường cô lập, các dịch vụ... BGCF của mạng đó Trang 28 NGHIÊN CỨU VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG IMS TRÊN NỀN NGN Lựa chọn MGCF trong mạng đang tương tác với PSTN hoặc CS CN và gửi báo hiệu SIP tới MGCF đó Điều này không thể sử dụng khi tương tác nằm trong một mạng khác 2.3.2.2 MGCF MGCF là thành phần gateway của PSTN hay CS và mạng IMS Nút này có nhiệm vụ quản lý các cổng đa phương tiện, tương tác với S-CSCF để quản lý các cuộc gọi trên. .. 17 NGHIÊN CỨU VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG IMS TRÊN NỀN NGN HSS phải hỗ trợ những thành phần của miền PS như SGSN và GGSN Điều này giúp các thuê bao của IMS có thể sử dụng dịch vụ của miền PS và ngược lại Tương tự, do HSS đóng vai trò như HLR nên cũng hỗ trợ các thành phần của miền CS như MSC, BSC Điều này cho phép các thuê bao IMS có thể truy cập đến các dịch vụ của miền CS và hỗ trợ chuyển vùng trên toàn hệ. .. Trang 23 NGHIÊN CỨU VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG IMS TRÊN NỀN NGN Hình 2.5: Vị trí các điểm tham chiếu trong IMS 2.2.3.1 Điểm tham chiếu Gm Gm là điểm tham chiếu giữa UE và P-CSCF Nó được dùng để truyền những báo hiệu SIP giữa UE và mạng IMS Thủ tục qua giao diện Gm có thể chia thành 3 thủ tục chính: đăng ký, điều khiển phiên, các giao dịch Thủ tục đăng ký: UE sử dụng giao diện này để gởi bản tin đăng ký và thương . 11 NGHIÊN CỨU VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG IMS TRÊN NỀN NGNCHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ IMS TRÊN NỀN NGNChương này giới thiệu tổng quan về sự hình thành, vai trò và. 0620006Đề tài:NGHIÊN CỨU VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG IMS TRÊN NỀN MẠNG NGNKHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN NGÀNH ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNGCHUYÊN NGÀNH: VIỄN THÔNG VÀ MẠNGNGƯỜI