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 3GPP 3rd Generation Partnership Project Dự án hợp tác về mạng viễn thông thế hệ thứ 3 A Trang-9- AAA Authentication, Authorization and Accounting Nhận thực, trao quyền và thanh toán 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 AKA Authentication and Key Agreement Sự nhận thực và thoả thuận khoá nhận 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 Authentication Vector Vector nhận thực AVP Audio Video Profile B BCF Bearer Charging Function Chức năng tính cước Bearer BGCF Breakout Gateway Control Function Chức năng điều khiển cổng vào ra Breakout BICC Bearer Independent Call Control Điều khiển cuộc gọi độc lập với kênh mang BTS Base Transceiver Station Trạm gốc C CAMEL Customized Applications for Mobile network Enhanced Logic Những lập luận để nâng cao tính di động 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 tín dụng CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã CDF Charging Data Function Chức năng dữ liệu tính 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 CLF Connectivity session Location and repositor y Function Vị trí phiên liên kết và kho chức năng CPCP Conference Policy Control Protocol Giao thức điều khiển chính sách hội nghị CS Circuit Switch Chuyển mạch kênh CSC Call Session 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- DSCP Differentiated Services Codepoints Mã điểm các dịch vụ khác biệt E ECF Event Charging Function Chức năng tính cước dựa trên sự kiện EDGE Enhanced Data Rates for Global Evolution Mạng vô tuyến cải tiến về giao diện vô tuyến GSM nhằm tăng tốc độ truyền số liệu ENUM Telephone Number Mapping Service Registration Sự đăng kí dịch vụ dùng ánh xạ số điện thoại ETSI European Telecommunications Standards Institute Viện tiêu chuẩn viễn thông châu âu ESP Encapsulating (Encapsulated) Security Payload Tải bảo mật đóng gói F FTP File Transfer Protocol Giao thức truyền tải file FMC Fixed Mobile Convergence Sự hội tụ di động và cố định G GAMA Motorola’s Global Application Management Architecture Kiến trúc quản lý ứng dụng toàn cầu của Motorola GCID GPRS Charging Identifier Nhận dạng tính cước GPRS GERAN GSM/Edge Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến GSM hoặc 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 Gm Điểm tham chiếu giữa một P- CSCF với 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 I-CSCF Interrogating- Call Session Control Function tham vấn điều khiển phiên gọi ICID IMS Charging Identifier Nhận dạng tính cước IMS ICP Internet Cache Protocol Giao thức ICP IETF Internet Engineering Task Force Nhóm làm việc liên quan đến các giao thức Internet IEC Immediate Event Charging Tính cước dựa trên sự kiện trực tiếp IFS Intergrated Feature Server Máy chủ tích hợp các đặc tính IK Integrity Key Khoá Intergrity IKE Internet Key Exchange Trao đổi khoá Internet IM Instant Messaging Nhắn tin tức thời IME Intergarated Multimedia Enviroment Môi trường đa phương tiện truyền thông tích hợp IMS-MGW IP Multimedia Subsystem-Media Gateway Function Chức năng cổng vào ra truyền thông – phân hệ đa phương tiện IP IM-SSF IP Multimedia Service Switching Function Chức năng chuyển mạch phục vụ đa [...]... phng tin, push to talk (n nỳt núi) trong thụng tin imim, im-a im n cụng v videoconfrencing (hi ngh truyn hỡnh) hiu rừ vai trũ, nhim v ca IMS di ng trong h NGN, sau õy chng I ca lun vn s cp ti mt s nột chung nht v: - Lch s IMS - V trớ-vai trũ - nhim v ca IMS trong thụng tin di ng h NGN - Kin trỳc IMS theo tiờu chun 3GPP 1.1 NGUN GC KHI NIM IMS Mụi trng thụng tin hi t di ng v c nh vi gii phỏp IMS h... trỳc IMS theo cỏch nhỡn t phớa mng di ng B cc ti c xõy dng vi cỏc ni dung c bn nh sau: CHNG 1 V trớ, vai trũ ca IMS trong h thng thụng tin di ng cho NGN CHNG 2 Mt s chc nng ca IMS trong h thng thụng tin di ng CHNG 3 Cỏc dch v trin khai trờn nn IMS di ng CHNG 4 Phõn tớch, ỏnh giỏ thit b, gii phỏp IMS ca mt s nh khai thỏc trờn th gii v vit Nam ca VNPT Mt s khuyn ngh Chng 1 V TR,VAI TRề CA IMS TRONG. .. nhng thnh phn khụng th thiu c trong cu trỳc h thng IMS Nh vy, IMS s em n nhng thay i trong cu trỳc mng c ch yu ti lp iu khin v lp ng dng Cỏc chc nng c bn ca IMS ti lp iu khin v lp ng dng trong cu trỳc IMS bao gm: iu phi v qun lý phiờn Multimedia: IMS s dng giao thc SIP iu phi v qun lý phiờn multimedia IMS v bn cht l mt mng SIP di ng c thit k h tr chc nng ny, trong ú IMS h tr nh tuyn, nh v mng, v... c s dng trong dch v hi thoi a phng tin di ng PS Tiờu chun TS 26.235 cha mt b cỏc b mó húa mc nh s dng cho cỏc ng dng a phng tin hi thoi PS trong h thng IMS Vic thụng tin õm thanh v hỡnh nh cng c chun húa Cỏc ng dng sut l cỏc ng dng yờu cu tr thp v tớnh nng thi gian thc Trang-23- Tiờu chun TS 26.236 cha cỏc giao thc yờu cu trong 3GPP s dng i vi cỏc dch v a phng tin hi thoi PS da trờn IMS IMS l mt... Internet cho a mc ớch Mó mng di ng (Mó mng di ng trong nc) Nh khai thỏc mng di ng Ngụn ng giao din ngi v mỏy Dch v nhn tin a phng tin im tham chiu gia mt CSCF vi mt mng a phng tin IP Biờn bn ghi nh im tham chiu gia mt CSCF vi mt MRCF B iu khin chc nng ti nguyờn a phng tin B x lý chc nng ti nguyờn truyn thụng Mỏy ch ti nguyờn truyn thụng Trung tõm chuyn mch di ng S nhn dng thuờ bao di ng Mng s a dch v tớch... cui trong thi gian phiờn truyn SIP (th tc ny c nh ngha trong tiờu chun TS 24.229) Cỏc UE hot ng trong IMS cn c h tr mó húa/ gii mó v thc hin cỏc chc nng úng/m gúi Cỏc chc nng logic liờn quan n cỏc lung lu lng c x lý ti lp phiờn SIP v vic ng b gia cỏc phng tin thit b thu uc thc hin nh s dng cỏc nhón thi gian RTP 1.2 V TR- VAI TRề IMS TRONG THễNG TIN DI NG TH H MI 1.2.1 Cu trỳc chc nng ca mng NGN di. .. dng nh nhau trong IMS khi thuờ bao ang s dng in thoi di ng hoc PC thụng tin 1.3.2 Mụ t mi quan h cỏc thc th v cỏc chc nng trong IMS Mc ny phõn tớch cỏc thc th IMS v cỏc chc nng c bn Cỏc thc th chc nng trong IMS cú th chia thnh 6 loi c bn: Nhúm qun lý phiờn v nh tuyn (cỏc thc th CSCF) Trang-30- C s d liu (HSS, SLF) Dch v (mỏy ch ng dng, MRFC, MRFP) Cỏc phn t chc nng liờn mng (BGCF, MGCF, IMS- MGW,... trỳc NGN chun, IMS l mc tiờu c cỏc nh khai thỏc vin thụng ln hng ti, nhm to ra mt c s h tng mng a dng v mnh phỏt huy cỏc loi hỡnh dch v a phng tin Cu trỳc iu khin da trờn IMS to nn tng cho vic trin khai hi t c nh v di ng (FMC) Trang-18- Khỏi nim IMS c bt u bng vic chun húa cu trỳc mng di ng 3G trong phiờn bn (Release 5) ca 3GPP Trong cu trỳc Release 5, phn mng lừi xut hin thờm phõn h IMS to ra mt... phng tin Phn ng dng cho di ng Yờu cu nhn thc a phng tin im tham chiu n cỏc dch v IPv6 Mb MCC phng tin IP Phõn h a phng tin da trờn giao thc Internet S nhn dng thuờ bao di ng quc t Giao thc ng dng cho mng thụng minh Nhn dng gia nh khai thỏc Giao thc Internet Bo mt giao thc Internet Modun nhn dng cỏc dch v a phng tin IP Giao din iu khin dch v IMS Modun nhn dng cỏc dch v a phng tin IP Mng s a dch v tớch... Hỡnh 3.6 Cu trỳc DiffServ thụng qua cỏc DSCP nh GGSN 66 Hỡnh 3.7 Cu trỳc h thng hin th ca IMS 67 Hỡnh 3.8 ng ký Watcher cho danh sỏch hin th 68 Hỡnh 3.9 RLS ng ký hin th .69 Hỡnh 3.10 u cui IMS cụng b thụng tin hin th 69 Hỡnh 3.11 Nhn tin tc thi pager-mode trong IMS 70 Hỡnh 3.12 Vớ d ca mt dch v cung cp cỏc tin nhn tc thi pager-mode 71 Hỡnh 3.13 Cỏc tin nhn tc thi . 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. 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. 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