MỞ ĐẦU IMS là một kiến trúc được thiết kế nhằm mục đích chuyển tiếp các dịch vụ đa phương tiện qua các mạng di động và IP, sử dụng cùng một loại giao thức chuẩn cho cả các dịch vụ di động cũng như IP cố định. Tại VNPT đã và đang cung cấp các dịch vụ mạng NGN cũng nhận thấy nhu cầu phát triển công nghệ hội tụ mạng cố định và di động trong một hạ tầng mạng thống nhất là cần thiết. Với mục đích tìm hiểu, nghiên cứu về phân hệ đa phương tiện IP trong mạng NGN và giải pháp kỹ thuật của các hãng viễn thông trên thế giới, qua đó đánh giá và đề xuất phương án triển khai phân hệ đa phương tiện IP cho mạng viễn thông của VNPT. Luận văn gồm có 3 chương: Chương 1: NGHIÊN CỨU KIẾN TRÚC IMS Chương 2: CÁC DỊCH VỤ GIA TĂNG TRÊN IMS VÀ ỨNG DỤNG IMS XÂY DỰNG MẠNG HỘI TỤ Chương 3: NGHIÊN CỨU GIẢI PHÁP TRIỂN KHAI IMS TẠI VNPT. Chương 1 NGHIÊN CỨU KIẾN TRÚC IMS 1.1 TỔNG QUAN 1.1.1 Định nghĩa IMS IMS (Internet Protocol Mutimedia Subsystem) là thuật ngữ: Phân hệ đa phương tiện giao thức Internet. Khái niệm IMS được định nghĩa như sau: “IMS là kiến trúc toàn cầu, độc lập với truy nhập; điều khiển dịch vụ và kết nối dựa trên giao thức IP. Kiến trúc này cho 1 phép cung cấp nhiều loại dịch vụ đa phương tiện tới người dùng thông qua các giao thức thông dụng trên Internet. ” Hình 0.1 Kiến trúc IMS hỗ trợ sự hội tụ di động và cố định 1.1.2 Tiến trình chuẩn hóa IMS Tháng 3 năm 2002 IMS được giới thiệu trong phiên bản Release 5 của 3GPP được giả định là một cấu trúc chuẩn hoá truy nhập không giới hạn trên nền IP, có khả năng hoạt động thích ứng với các mạng số liệu và thoại hiện có với hình thức truy nhập cố định và di động. Tiếp theo phiên bản Release 5, phiên bản Release 6 được chuẩn hóa vào tháng 3 năm 2005, Release 7 được hoàn thành năm 2007. Năm 2008, Release 8, Release 9 lần lượt ra mắt và được chuẩn hóa với nhiều tính năng hỗ trợ thoại, WiMAX và LTE. 1.1.3 Lợi ích của IMS Một trong những mục đích đầu tiên của IMS là giúp cho việc quản lý mạng trở nên dễ dàng hơn bằng cách tách biệt chức năng điều khiển và chức năng vận tải thông tin. 2 IMS cho phép người dùng có thể sử dụng một hay nhiều loại thiết bị khác nhau, di chuyển từ mạng này sang mạng khác mà vẫn có thể dùng cùng một dịch vụ. Kiến trúc IMS cung cấp nhiều giá trị gia tăng cho nhà cung cấp mạng, người phát triển ứng dụng, người cung cấp dịch vụ cũng như người sử dụng các thiết bị đầu cuối. 1.1.4 Động lực triển khai NGN-IMS Với mạng chuyển mạch gói cho phép tách biệt tầng truyền tải và tầng điều khiển. Mạng truyền tải dựa trên công nghệ IP, với khả năng hỗ trợ cho tất cả các loại dịch vụ, sử dụng công nghệ MPLS để đảm bảo chất lượng dịch vụ. Các doanh nghiệp kinh doanh dịch vụ viễn thông nên tập trung đầu tư xây dựng kiến trúc mạng NGN nhằm : a) Đầu tư vào NGN để tiếp kiệm chi phí b) Đầu tư để tăng doanh thu thông qua việc cung cấp các dịch vụ mới Việc triển khai NGN-IMS mở rộng khả năng cung cấp dịch vụ cho nhiều khách hàng mà không bị giới hạn công nghệ truy nhập, địa lý. 1.2 CÁC YÊU CẦU KÝ THUẬT TRONG HỆ THỐNG MẠNG 3GPP đưa ra 6 yêu cầu cơ bản cho mạng lõi IMS như sau: 3 - Thiết lập các phiên đa phương tiện IP. - Quản lý đảm bảo chất lượng dịch vụ - QoS. - Hỗ trợ liên mạng. - Chuyển vùng. - Điều khiển dịch vụ. - Tạo dịch vụ nhanh chóng và đa truy nhập. 1.3 KIẾN TRÚC IMS Kiến trúc IMS được phân thành 3 lớp như hình 1.2: Hình 1.2 Kiến trúc IMS - Lớp ứng dụng. - Lớp điều khiển. - Lớp truyền tải. Trong IMS các chức năng và thực thể liên quan với nhau có thể được chia làm sáu loại tổng quan như sau: 1. Nhóm định tuyến và quản lý phiên (CSCFs) 4 2. Nhóm cơ sở dữ liệu (HSS, SLF) 3. Nhóm các chức năng dịch vụ (server ứng dụng, MRFC, MRFP) 4. Nhóm các chức năng tương tác mạng (BGCF, MGCF, IMS-MGW, SGW) 5. Nhóm các chức năng hỗ trợ (PDF , SEG, TIHG) 6. Nhóm tính cước 1.3.1 Chức năng điều khiển phiên cuộc gọi CSCF Có ba thực thể được định nghĩa và chịu trách nhiệm cho điều khiển phiên cuộc gọi: - P-CSCF chức năng điều khiển phiên cuộc gọi uỷ quyền - I-CSCF chức năng điều khiển phiên cuộc gọi tương tác - S-CSCF chức năng điều khiển phiên cuộc gọi phục vụ - P-CSCF cũng tham gia vào quá trình tính cước dịch vụ. 1.3.2 Cơ sở dữ liệu Có hai cơ sở dữ liệu trong IMS đó là: HSS và SLF (server thuê bao thường trú và chức năng định vị thê bao). HSS là số liệu chính lưu trữ toàn bộ thuê bao, số liệu liên quan tới dịch vụ của IMS. Dữ liệu chính được lưu trữ trong HSS gồm nhận dạng người dùng, thông tin đăng ký, tham số truy nhập và thông tin service-triggering. 1.3.3 Các chức năng dịch vụ 1.3.3.1 Chức năng của AS AS là thuật ngữ được dùng chung để chỉ AS SIP, server có khả năng phục vụ OSA và chức năng chuyển mạch dịch vụ đa phương tiện IP camel (IM-SSF). Các dịch vụ được cung cấp trên một AS được nhận ra bởi các nhận dạng dịch vụ (service identifiers) tương đương như đánh địa chỉ cho dịch vụ. Phù hợp với các chỉ mục trong HSS nơi mà người dùng 5 đã đăng ký. Điều này làm cho S-CSCF định tuyến chính xác tới AS yêu cầu. 1.3.3.2 Các chức năng tài nguyên phương tiện- MRF MRFC và MRFP kết hợp với nhau để cung cấp các dịch vụ bear như: thoại hội nghị, tạo tone, văn bản chuyển thành thoại, phát hiện tone, nhận dạng thoại tự động ASR, fax, điều khiển kết nối và thông báo. MRFC làm nhiệm vụ xử lý truyền thông SIP tới và từ S- CSCF và điều khiển MRFP. MRFP đáp trả lại bằng cung cấp tài nguyên lớp người dùng mà được yêu cầu và chỉ đạo bởi MRFC. 1.3.4 Các chức năng tương tác mạng 1.3.4.1 Chức năng điều khiển cổng phương tiện – MGCF Chức năng này được đưa ra là do nó cung cấp chức năng truy nhập vào miền IP/SIP mặc dù nó thực sự không được xem như là bộ phận của IMS. MGCF cung cấp kết nối vào mạng PSTN, cung cấp chức năng cổng giữa báo hiệu số 7 và IP/SIP. 1.3.4.2 Cổng báo hiệu – SGW SGW (signalling gateway) giao tiếp với mặt báo hiệu của mạng CS thực hiện sự chuyển đổi giao thức tầng thấp hơn. Vì vậy SGW chuyển đổi ISUP hay BICC trên MTP sang ISUP hay BICC trên SCTP/IP 1.3.4.3 Cổng phương tiện – MGW Giao tiếp trên mặt phương tiện của mạng CS một giao tiếp nhận hoặc phát phương tiện media IMS trên giao thức RTP giao tiếp còn lại nhận hoặc phát các tham slot PCM kết nối tới mạng CS. Ngoài ra nó có thể thêm chức năng chuyển đổi mã khi đầu cuối IMS không hỗ trợ mã hoá được dùng bởi mạng CS 6 1.3.4.4 Chức năng điều khiển cổng ranh giới – BGCF Hoạt động giống MGCF nhưng nó được dùng để kết nối tới nhà cung cấp dịch vụ khác. Nó cung cấp chức năng cổng giữa hai mạng của hai nhà cung cấp, vì tính bảo mật nên nó chỉ được kết nối tới BGCF của nhà cung cấp mạng khác. BGCF kết nối trực tiếp với S-CSCF trong chính miền mạng của nó để nhận bản tin định tuyến trực tiếp từ S-CSCF. 1.3.5 Các chức năng hỗ trợ 1.3.5.1 Chức năng quyết định chính sách – PDF Chịu trách nhiệm đưa ra các quyết định dựa trên thông tin liên quan tới phương tiện và phiên có được từ P-CSCF. Nó hoạt động giống như điểm quyết định chính sách cho điều khiển SBLP. 1.3.5.2 Gateway bảo vệ - SEG Bảo vệ lưu lượng mặt điều khiển giữa các miền bảo mật, lưu lượng sẽ chuyển qua một gateway bảo vệ trước khi đi vào hay ra khỏi miền bảo mật. Miền bảo mật được xem như một mạng mà được quản lý bởi một nhà quản trị mạng duy nhất. SEG được đặt ở ranh giới giữa hai miền bảo mật và nó ép buộc chính sách bảo mật giữa hai mạng. Nhà khai thác mạng có thể có nhiều SEG để dự phòng hoặc làm tăng năng lực mạng. 1.3.5.3 Chức năng THIG Được sử dụng để ẩn đi cấu hình, khả năng và topology của mạng từ mạng bên ngoài. Thường chức năng này được đặt trong I- CSCF. 1.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG Trên đây chúng ta đã có cái nhìn khái quát về kiến trúc IMS: Quá trình hình thành phát triển, các yêu cầu kỹ thuật trong hệ thống mạng và các thành phần chức năng trong kiến trúc IMS. Ở chương 7 tiếp theo chúng ta sẽ tìm hiểu về các dịch vụ gia tăng trên IMS và ứng dụng IMS xây dựng mạng viễn thông hội tụ. Chương 2 CÁC DỊCH VỤ GIA TĂNG TRÊN NỀN IMS VÀ ỨNG DỤNG IMS XÂY DỰNG MẠNG HỘI TỤ 2.1 CÁC DỊCH VỤ GIA TĂNG TRÊN IMS 2.1.1 Dịch vụ hiển thị Dịch vụ hiển thị nâng cao chất lượng nhắn tin, được sử dụng trong rất nhiều ứng dụng và dịch vụ khác. Dịch vụ hiển thị sẽ là trái tim của tất cả liên lạc và là cách thức hỗ trợ chức năng mới cho điện thoại. Dịch vụ hiển thị cũng là cơ hội kinh doanh có lợi nhuận cho cả nhà vận hành mạng và nhà cung cấp dịch vụ. 2.1.2 Dịch vụ nhắn tin + Nhắn tin tức thì: người gửi mong rằng việc phân phối tin nhắn ngay lập tức trong thời gian thực (gần như vậy). + Nhắn tin phân phối trễ: người gửi mong rằng mạng có thể phân phối tin nhắn sớm nhất có thể cho người nhận khi họ có giá trị. + Nhắn tin theo phiên: Người gửi và người nhận mong đợi việc phân phối tin nhắn trong thời gian gần thực. 2.1.3 Dịch vụ Push to talk Push to talk hay còn gọi là đàm thoại là dịch vụ cho phép thông tin thoại theo phương thức truyền đơn công điểm tới điểm hoặc điểm tới nhiều điểm. Các phiên Push to talk thông tin theo một đường: một bên nói và bên kia nghe. 8 2.1.4 Dịch vụ hội nghị Dịch vụ hội nghị là dịch vụ hội thoại giữa nhiều cá nhân tham gia. Có nhiều loại hội nghị khác nhau. Hội nghị không chỉ giới hạn có dạng thoại tham gia mà còn cho cả video và văn bản; nhờ thế người tham gia hội nghị ngoài việc thông tin thoại, họ còn có thể nhìn thấy nhau hoặc gửi văn bản cho nhau. 2.1.5 Dịch vụ quản lý nhóm Quản lý nhóm là dịch vụ cho phép các user lưu trữ dữ liệu dịch vụ trên mạng nhà cung cấp dịch vụ. Dữ liệu này có thể được user tạo ra, thay đổi hoặc xóa đi. Dữ liệu ở đây là bất cứ dữ liệu nào cần cho user hoàn thành dịch vụ. Ví dụ như buddu list (các danh sách hiển thị) và các danh sách trao quyền hiện tại. 2.2 Ứng dụng IMS xây dựng mạng hội tụ Mạng hội tụ cố định/di động cho phép thuê bao di động có thể chuyển vùng ra ngoài vùng phục vụ của mạng di động mà vẫn có khả năng truy nhập các dịch vụ cung cấp trong mạng thường trú. Mạng hội tụ FMC tạo cơ hội cho phép mở rộng phạm vi và vùng phục vụ của các dịch vụ mà các mạng trước đó không thể thực hiện được. 2.2.1 Các đường biên hội tụ Cách thức thực hiện các tính năng FMC được xác định bởi vị trí các chức năng hội tụ trong kiến trúc NGN tổng thể. Những đường biên hội tụ được thể hiện trong hình 2.1 như sau: 9 Hình 2.2 Các phương thức hội tụ Theo khía cạnh điều khiển mạng với IMS là chức năng điều khiển phiên, có hai đường biên hội tụ. - Đường thứ nhất nằm giữa mạng lõi và IMS core: Convergence Boundary B. - Đường thứ hai nằm giữa mạng truy nhập và mạng lõi: Convergence Boundary A. 2.2.2 Hội tụ mạng Khái niệm FMC liên quan đến vấn đề hội tụ mạng cố định và mạng di động. Do vậy, những nghiên cứu về FMC xoay quanh hai mạng: cố định và di động. Đối với mạng di động, các công nghệ mạng sau đây có thể được sử dụng để thực hiện việc hội tụ với mạng cố định: - Miền IMS. - PLMN-CS. - PLMN-PS. 10 O S S Customer Devices (Phone, handset, PDA, laptop) Access Network Core Network (IP routers, GGSN/SGSN, CL4/5 Circuit Switches, MSC) Converged Session Control (IMS Core) Converged Service Delivery Platform and Services (Voice, messaging, Presence, Multimedia, VPN, corporate apps, etc.) Converged = Same look and feel, same device, fixed or mobile Convergence – Not Physically Possible Possible Convergence Boundary A Possible Convergence Boundary B Converged = IMS ISC Interface Device Convergence Network Convergence Service Convergence User Database [...]... gia tăng triển khai trên IMS và Ứng dụng IMS xây dựng mạng viễn thông hội tụ Hội tụ mạng và tích hợp dịch vụ là vấn đề then chốt khi xây dựng mạng viễn thông thế hệ sau Từ đó thấy được xu hướng tiến đến NGN để tích hợp dịch vụ và hội tụ mạng lõi là vấn đề tất yếu - Trình bày hiện trạng mạng viễn thông hiện nay tại VNPT, phân tích đôi nét tình hình triển khai IMS trên thế giới Nghiên cứu giải pháp IMS. .. điều khiển điểm hội tụ Các điểm hội tụ mạng có thể khác nhau tùy theo từng nhà khai thác, phụ thuộc vào trạng thái của mạng hiện tại (mạng di động, mạng cố định, mạng CS, mạng PS…) 2.3 KẾT LUẬN CHƯƠNG Tại chương 2 chúng ta đã có cái nhìn khái quát các dịch vụ gia tăng triển khai trên IMS và ứng dụng IMS cho việc xây dựng mạng hội tụ để hình thành nên hạ tầng thông tin duy nhất, dựa trên công nghệ chuyển... với các mạng khác được hỗ trợ bởi miền điều khiển phiên (Section Control Domain) – miền này chứa các chức năng hỗ trợ dịch vụ vị trí và dịch vụ hiển thị Miền dịch vụ ứng dụng (Application Service Domain) chứa các chức năng hỗ trợ các dịch vụ thông tin và nhắn tin được xây dựng bên trên các dịch vụ điều khiển phiên 14 2.2.5.2 Chức năng FMC và điểm hội tụ Chức năng FMC có thể được coi là một phần tử mạng. .. 2: + Bước 1: Xây dựng mạng báo hiệu điều khiển IMS cho mạng cố định + Bước 2: Xây dựng mạng NGN -IMS cho mạng cố định theo tiêu chuẩn TISPAN + Bước 3: Triển khai IMS cho mạng di động + Bước 4: Thực hiện hội tụ mạng cố định di động - Phương án 3 : + Bước 1: Xây dựng mạng báo hiệu điều khiển IMS song song cho mạng cố định và mạng di động + Bước 2: Triển khai IMS song song cho cả mạng cố định và di động... Continuity): tính liên tục đối với dịch vụ thoại • RSC (Registration Service Continuity): tính liên tục đối với các dịch vụ đăng ký 2.2.4 Cấu trúc FMC dựa trên IMS Cấu trúc FMC dựa trên IMS được cho trên Hình 2.3 Cấu trúc này được xây dựng với giả thiết rằng: một nền tảng dịch vụ IMS chung được thực hiện để cung cấp các dịch vụ cả mạng cố định và di động 12 PS/CS Convergence FMC Appl IMS IMS Convergence... luận văn còn đánh giá giải pháp mà các hãng đưa ra Để thực hiện mục tiêu đặt ra, luận văn đã thực hiện các nội dung như sau: - Tiến hành phân tích tìm hiểu về IMS, tiến trình chuẩn hoá IMS, lợi ích và động lực triển khai IMS tại VNPT Tìm hiểu về các yêu cầu kỹ thuật và phân tích kiến trúc phân hệ IMS trong phần mạng lõi NGN, vai trò các phần tử trong kiến trúc IMS - Tìm hiểu và phân tích các dịch vụ. .. trong vòng vài năm tới, cho nên nhà khai thác mạng như VNPT cần phải có các bước chuẩn bị phù hợp để tiến tới triển khai mạng hội tụ KẾT LUẬN Với nội dung đưa ra là nghiên cứu kiến trúc, ứng dụng IMS và giải pháp triển khai IMS tại VNPT, luận văn đã kiến giải được mô hình kiến trúc mạng IMS, phân tích được vị trí vai trò, nhiệm vụ, chức năng các phần tử trong IMS và đưa ra các giải pháp của các hãng... 2.3 Cấu trúc FMC dựa trên IMS Trong vấn đề hội tụ cố định di động, chúng ta cũng cần phân tích cấu trúc hỗ trợ tính liên tục dịch vụ giữa mạng chuyển mạch gói điều khiển bởi IMS với các mạng di động chuyển mạch kênh Cấu trúc yêu cầu các chức năng hội tụ PS/CS điển hình để kết nối giữa mạng điều khiển bởi IMS với mạng CS 2.2.5 Nguyên lý hoạt động chung của hệ thống FMC dựa trên IMS 2.2.5.1 Mô hình tham... nhiều 15 công nghệ mạng sẽ dẫn đến tăng trưởng các phần tử mạng và do vậy sẽ làm tăng sự phức tạp trong đồng bộ và công tác quản lí, hơn nữa các nhà khai thác mạng khác nhau lại sử dụng các công nghệ và các chuẩn khác nhau do vậy dẫn đến việc tồn tại nhiều mạng riêng rẽ 3.2 PHÂN TÍCH TÌNH HÌNH TRIỂN KHAI IMS TRÊN THẾ GIỚI 3.2.1 Kinh nghiệm triển khai IMS của các nhà khai thác viễn thông trên thế giới Phân...11 Mạng cố định có thể được phân thành 3 loại công nghệ truy nhập cố định sau đây, có thể thực hiện hội tụ với mạng di động: - Mạng vô tuyến - Truy nhập cố định băng rộng - PSTN 2.2.3 Tính liên tục của dịch vụ Tính liên tục (hội tụ) dịch vụ có thể được phân thành các loại chính sau đây: • MSC (Multimedia Service Continuity): tính liên tục đối với các dịch vụ đa phương tiện • VSC . IMS xây dựng mạng viễn thông hội tụ. Chương 2 CÁC DỊCH VỤ GIA TĂNG TRÊN NỀN IMS VÀ ỨNG DỤNG IMS XÂY DỰNG MẠNG HỘI TỤ 2.1 CÁC DỊCH VỤ GIA TĂNG TRÊN IMS 2.1.1 Dịch vụ hiển thị Dịch vụ hiển thị. hệ IMS trong phần mạng lõi NGN, vai trò các phần tử trong kiến trúc IMS. - Tìm hiểu và phân tích các dịch vụ gia tăng triển khai trên IMS và Ứng dụng IMS xây dựng mạng viễn thông hội tụ. Hội. trợ dịch vụ vị trí và dịch vụ hiển thị. Miền dịch vụ ứng dụng (Application Service Domain) chứa các chức năng hỗ trợ các dịch vụ thông tin và nhắn tin được xây dựng bên trên các dịch vụ điều