- LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGÀNH : KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ NGHIÊN CỨU KIẾN TRÚC VÀ XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CÁC DỊCH VỤ TRÊN IMS ĐOÀN ĐẮC TUYỂN HÀ NỘI 2009 1 Kiến trúc và xu hướng phát triển các dịch vụ trên IMS Đoàn Đắc Tuyển CH LỜI CAM ĐOAN Kính gửi : Trung tâm Đào tạo và Bồi dưỡng sau Đại học Trường Đại học Bách khoa Hà nội Tên tôi là : Đoàn Đắc Tuyển Sinh ngày Học viên cao học khóa Tôi xin cam đoan, toàn bộ kiến thức và nội dung trong bài luận văn của mình là các kiến thức tự nghiên cứu từ các tài liệu tham khảo trong và ngoài nước, không có sự sao chép hay vay mượn dưới bất kỳ hình thức nào để hoàn thành bản luận văn tốt nghiệp cao học chuyên ngành Điện tử Viễn thông. - 2 Kiến trúc và xu hướng phát triển các dịch vụ trên IMS Đoàn Đắc Tuyển CH MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN. - Cấu trúc chức năng của NGN. - Xu hướng hội tụ mạng của 3GPP. - Vị trí, vai trò của phân hệ IMS trong kiến trúc NGN. - IMS của một số tổ chức tiêu chuẩn khác CHƯƠNG KIẾN TRÚC IMS . - Chức năng các phần tử trong IMS . - Các giao diện trong IMS . - 53 3 Kiến trúc và xu hướng phát triển các dịch vụ trên IMS Đoàn Đắc Tuyển CH GIAO THỨC SỬ DỤNG TRONG IMS . - Giới thiệu các giao thức chính được sử dụng trong IMS. - Giao thức điều khiển phiên SIP. - Khái niệm giao thức SIP . - Các chức năng và đặc điểm của SIP . - Giao thức AAA CHƯƠNG 4. - 73 CÁC DỊCH VỤ CƠ BẢN XÂY DỰNG TRÊN KIẾN TRÚC IMS VÀ ỨNG DỤNG TRONG MẠNG VIETTEL. - Kiến trúc phát triển dịch vụ của 3GPP/IMS. - Kiến trúc phân phối dịch vụ IMS. - Một số dịch vụ giá trị gia tăng xây dựng trên nền kiến trúc IMS. - Kiến trúc dịch vụ Presence trong IMS. - Kiến trúc Conferencing . - Một số luồng cơ bản trong hoạt động của dịch vụ conferencing. - ỨNG DỤNG IMS CỦA MỘT SỐ HÃNG. - 89 4 Kiến trúc và xu hướng phát triển các dịch vụ trên IMS Đoàn Đắc Tuyển CH KÝ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT A. - KÝ HIỆU Cx Điểm tham chiếu giữa một CSCF với một HSS Dx Điểm tham chiếu giữa một I-CSCF với một SLF Gi Điểm tham chiếu giữa GPRS với một mạng dữ liệu gói bên ngoài Gm Điểm tham chiếu giữa một P- CSCF với UE ISC Điểm tham chiếu giữa một CSCF với một server ứng dụng Iu Giao diện giữa RNC với mạng lõi. - Nó cũng được coi như một điểm tham chiếu Mb Điểm tham chiếu đến các dịch vụ IPv6 Mg Điểm tham chiếu giữa một MGCF với một CSCF Mi Điểm tham chiếu giữa một CSCF với một BGCF Mj Điểm tham chiếu giữa một BGCF với một MGCF Mk Điểm tham chiếu giữa một BGCF với một BGCF khác Mm Điểm tham chiếu giữa một CSCF với một mạng đa phương tiện IP Mr Điểm tham chiếu giữa một CSCF với một MRCF Mw Điểm tham chiếu giữa một CSCF với một CSCF khác Sh Điểm tham chiếu giữa một AS với một HSS Si Điểm tham chiếu giữa một IM-SSF với một HSS Ut Điểm tham chiếu giữa UE và một server ứng dụng (AS) B. - TỪ VIẾT TẮT AMR Adaptive multi rate Thích ứng đa tốc độ API Application program interface Giao diện lập trình ứng dụng 5 Kiến trúc và xu hướng phát triển các dịch vụ trên IMS Đoàn Đắc Tuyển CH AS Application Server Server ứng dụng BCSM Base call state model Mô hình trạng thái cuộc gọi gốc BG Border gateway Cổng biên BGCF Breakout gateway controll funtion Chức năng điều khiển cổng ngăn cản BS Bearer service Dịch vụ mang CAMEL Customised application mobile enhanced logic Những lập luận để nâng cao tính di động ứng dụng cho khách hàng CAP Camel application part Phần ứng dụng camel CDR Charging data record Đoạn dữ liệu tính cước CN Core network Mạng lõi CS Circuit switched Chuyển mạch kênh CSCF Call session control function Chức năng điều khiển phiên cuộc gọi CSE Camel service environment Môi trường dịch vụ camel DHCP Dynamic Host Configuration Protocol Giao thức cấu hình host động DNS Domain Name System Hệ thống tên miền GGSN Gateway GPRS Support Node Node hỗ trợ GPRS cổng HSS Home subscriber server Server thuê bao nhà I-CSCF Interrogating – CSCF CSCF – truy vấn IETF Internet Engineering Task Force Nhóm đặc trách kĩ thuật internet 6 Kiến trúc và xu hướng phát triển các dịch vụ trên IMS Đoàn Đắc Tuyển CH IM IP multimedia Đa phương tiện IP IM CN SS IP multimedia core network subsystem Phân hệ mạng lõi đa phương tiện IP IMSI International mobile subscriber identifier Nhận dạng thuê bao di động toàn cầu IMS IP Multimedia subsystem Phân hệ đa phương tiện IP IP Internet Protocol Giao thức internet IP-CAN IP-Connectivity Access Network Mạng truy nhập kết nối IP ISDN Integrated Services Digital Network Mạng số dịch vụ tích hợp ISIM IMS SIM Modul nhận dạng thuê bao IMS MAP Mobile Application Part Phần ứng dụng di động MGCF Media Gateway Control Function Chức năng điều khiển cổng phương tiện MGF Media Gateway Function Chức năng cổng phương tiện OSA Open services architecture Kiến trúc dịc vụ mở P-CSCF Proxy – CSCF CSCF-thể quyền PCF Policy control function Chức năng điều khiển hợp đồng PDN Packet Data Network Mạng dữ liệu gói PDP Packet data protocol Giao thức dữ liệu gói PEF Policy enforcement function Chức năng thúc ép hợp đồng PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng 7 Kiến trúc và xu hướng phát triển các dịch vụ trên IMS Đoàn Đắc Tuyển CH PSI Public Service Identity Nhận dạng dịch vụ chung SCS Service Capability Server Server có khả năng phục vụ SGSN Serving GPRS Support Node Node hỗ trợ GPRS phục vụ SLF Subscription Locator Function Chức năng định vị thuê bao SSF Service Switching Function Chức năng chuyển mạch dịch vụ SGW Signalling Gateway Cổng báo hiệu URL Universal Resource Locator Vị trí tài nguyên toàn cầu USIM UMTS SIM Modul nhận dạng thuê bao UMTS RAB Radio access bearer Mang truy nhập vô tuyến SCS Service capability server Server có thể phục vụ S-CSCF Serving – CSCF CSCF – phục vụ SLF Subscriber locator function Chức năng vị trí thuê bao SIM Subsciber identifier modul Khối nhận dạng thuê bao SIP Session initiation protocol Giao thức khởi tạo phiên SGW Signalling gateway Cổng báo hiệu THIG Topology hiding interwork gateway Cổng tương tác ẩn giao thức UE User Equipment Thiết bị người dùng UMTS Universal mobile telecommunication system Hệ thống thông tin di động toàn cầu 8 Kiến trúc và xu hướng phát triển các dịch vụ trên IMS Đoàn Đắc Tuyển CH DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ CHƯƠNG 1 Hình 1- 1 Sự hội tụ các mạng Hình 1- 2 Cấu trúc luận lý mạng NGN Hình 1- 3 Các khả năng tiến đến NGN. - 20 Hình 1- 4 Kiến trúc mạng NGN. - 21 Hình 1- 5 Xu hướng hội tụ mạng của 3GPP. - 22 Hình 1- 6 Xu hướng phát triển dịch vụ mạng của 3GPP. - 23 Hình 1- 7 Kiến trúc IMS trong NGN CHƯƠNG 2 Hình 2- 1 Mô hình lớp IMS. - 31 Hình 2- 2 Sơ đồ kiến trúc IMS của 3GPP Hình 2- 3 Kiến trúc IMS Hình 2- 4 Mô hình phân lớp IMS Hình 2- 5 Thực thể và các chức năng IMS. - 34 Hình 2- 6 Kiến trúc các CSCF. - 35 Hình 2- 7 Thiết lập phiên IMS cơ bản và định tuyến S – CSCF Hình 2- 8 Kiến trúc của HSS Hình 2- 9 Kiến trúc MRF Hình 2- 10 Vị trí của MGW. - 44 CHƯƠNG 3 Hình 3- 1 Mô hình mạng hiện tại. - 53 9 Kiến trúc và xu hướng phát triển các dịch vụ trên IMS Đoàn Đắc Tuyển CH Hình 3- 2 Mô hình mạng đang triển khai. - 53 Hình 3- 3 Tốc độ và dịch vụ phát triển. - 54 Hình 3- 5 Vị trí giao thức SIP và Diameter. - 55 Hình 3- 6 Mô hình phân lớp các giao thức đa phương tiện Internet Hình 3- 7 Mô tả SIP Server Hình 3- 8 Lưu trình khởi tạo SIP. - 71 CHƯƠNG 4 Hình 4- 1 Kiến trúc phát triển dịch vụ của 3GPP/IMS. - 73 Hình 4- 2 Kiến trúc phân phối dịch vụ của IMS Hình 4- 3 Mô hình các dịch vụ được cung cấp. - 77 Hình 4- 5 Kiến trúc Presence để cung cấp một dịch vụ presence trong IMS.78 Hình 4- 6 Mô hình cung cấp dịch vụ IPTV. - 86 10 Kiến trúc và xu hướng phát triển các dịch vụ trên IMS Đoàn Đắc Tuyển CH LỜI MỞ ĐẦU Sự phát triển với tốc độ chóng mặt của các dịch vụ đa phương tiện với yêu cầu về băng thông và chất lượng dịch vụ cao đã mở ra một kỷ nguyên mới trong lĩnh vực công nghệ viễn thông. - Cùng với đó, sự phát triển nhanh chóng của mạng di động, cố định và đặc biệt là mạng Internet đã làm nảy sinh ý tưởng về khả năng hội tụ của các mạng này. - Đó là khởi nguồn để IMS - phân hệ truyền thông đa phương tiện dựa trền nền giao thức Internet ra đời và phát triển. - Đó chính là lý do để tôi chọn đề tài “Nghiên cứu kiến trúc và xu hướng phát triển các dịch vụ trên IMS ” làm luận văn tốt nghiệp cao học. - Nội dung của đề tài tập trung giải quyết một số vấn đề về kiến trúc IMS và các dịch vụ xây dựng trên nền kiến trúc IMS, được đề cập trong 3 chương. - Chương 1: Giới thiệu tổng quan về NGN và phân hệ IMS trong mạng thế hệ mới Chương 2: Tìm hiểu các tổ chức quốc tế liên quan đến quá trình chuẩn hoá IMS, các khái niệm cơ bản, các thực thể chức năng, các giao thức báo hiệu và các giao diện trong kiến trúc mạng lõi IMS Chương 3: Giới thiệu các giao thức quan trọng trong IMS Chương 4: Giới thiệu các dịch vụ và ứng dụng IMS của một số hãng 11 Kiến trúc và xu hướng phát triển các dịch vụ trên IMS Đoàn Đắc Tuyển CH Cuối cùng, để có được bản luận văn này, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè, tới các thầy cô giáo của Trung tâm đào tạo và bồi dưỡng sau Đại Học, Khoa Điện tử - Viễn thông, Ban Giám hiệu Trường Đại học Bách Khoa Hà nội đã hết sức tạo điều kiện, động viên và truyền thụ các kiến thức bổ ích. - 12 Kiến trúc và xu hướng phát triển các dịch vụ trên IMS Đoàn Đắc Tuyển CH CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ MẠNG NGN VÀ PHÂN HỆ IMS 1.1. - Mạng viễn thông hiện tại có đặc điểm chung là tồn tại một cách riêng lẻ, ứng với mỗi loại dịch vụ thông tin lại có ít nhất một loại mạng viễn thông riêng biệt để phục vụ dịch vụ đó. - Điều này dẫn đến một số bất lợi, ví dụ như đối với nhiều loại dịch vụ đòi hỏi băng thông thấp hơn thì cũng không được, hay với các dịch vụ có nhu cầu băng thông thay đổi thì TDM cũng không thể đáp ứng được. - Chuyển mạch gói quản lý băng thông mềm dẻo theo nhu cầu dịch vụ cho nên rất tiết kiệm băng thông. - PSDN chủ yếu cung cấp các dịch vụ số liệu. - Hiện nay PSDN đang phát triển với tốc độ rất nhanh do sự bùng nổ của dịch vụ Internet và các mạng riêng ảo (Virtual Private Network) Truyền hình có thể truyền bằng sóng vô tuyến, truyền qua hệ thống mạng truyền hình cáp CATV (Cable Television) bằng cáp đồng trục hoặc truyền qua vệ tinh, hay còn gọi là truyền hình trực tiếp DSB (Direct Broadcast System). - 13 Kiến trúc và xu hướng phát triển các dịch vụ trên IMS Đoàn Đắc Tuyển CH Mỗi mạng được thiết kế, vận hành và bảo dưỡng theo các phương pháp khác nhau. - Mỗi mạng cung cấp các dịch vụ riêng biệt và không thể sử dụng cho các mục đích khác. - Xong hướng phát triển này dần dần bộc lộ yếu điểm khi nhu cầu dịch vụ băng thông rộng ngày càng phát triển. - Tốc độ truy nhập 2B+D là quá thấp so với nhu cầu dịch vụ băng rộng hiện nay. - Ý tưởng phát triển ISDN băng hẹp thành ISDN băng rộng (B-ISDN) cũng được đưa ra. - Tuy nhiên khi triển khai B-ISDN với công nghệ nền tảng là ATM thì vấn đề giá thành xây dựng mạng lại quá lớn vì B-ISDN không tận dụng tối đa nền tảng mạng hiện có do vậy không đáp ứng kịp thời cho nhu cầu sử dụng dịch vụ của khách hàng. - Khi mà nhu cầu sử dụng dịch vụ của khách hàng và bản thân nhà cung cấp dịch vụ ngày càng tăng thì các mạng hiện tại đã bộc lộ những hạn chế không thể khắc phục được, cụ thể là. - Cứng nhắc trong việc phân bổ băng thông Khó khăn trong việc tổ hợp mạng Khó khăn trong việc cung cấp dịch vụ mới, thiếu tính mềm dẻo Đầu tư cho mạng PSTN lớn Giới hạn trong phát triển mạng Không đáp ứng được sự tăng trưởng nhanh của các dịch vụ dữ liệu Khó khăn cho các nhà khai thác mạng Đứng trước tình hình mạng viễn thông hiện nay và sự bùng nổ về nhu cầu dịch vụ đa phương tiện với yêu cầu về băng thông và chất lượng dịch vụ cao, cùng với sự phát triển nhanh chóng của mạng di động, cố định và đặc 14 Kiến trúc và xu hướng phát triển các dịch vụ trên IMS Đoàn Đắc Tuyển CH biệt là mạng Internet đã làm nảy sinh ý tưởng về khả năng hội tụ của các mạng này. - Mạng viễn thông thế hệ mới Để thực hiện ý tưởng hội tụ mạng, các tổ chức chuẩn hoá viễn thông đã nghiên cứu và đưa ra mô hình mạng hội tụ có khả năng cung cấp dịch vụ đa phương tiện cho khách hàng trong khi đó giá thành và thời gian xây dựng mạng là rẻ nhất và nhanh nhất – đó chính là mạng thế mới (NGN: Next Generation Network). - Khái niệm NGN NGN được ITU-T định nghĩa như sau: “Mạng thế hệ kế tiếp (NGN) là mạng dựa trên chuyển mạch gói có khả năng cung cấp các dịch vụ truyền thông và sử dụng các công nghệ truyền tải băng rộng với QoS cho phép và ở đó các chức năng liên quan đến dịch vụ sẽ độc lập với các công nghệ liên quan đến truyền tải ở lớp dưới. - NGN cho phép người sử dụng lựa chọn dịch vụ mà không phụ thuộc với mạng và với nhà 15 Kiến trúc và xu hướng phát triển các dịch vụ trên IMS Đoàn Đắc Tuyển CH cung cấp dịch vụ. - NGN hỗ trợ tính lưu động nói chung để có thể cung cấp dịch vụ thích hợp và ở mọi nơi tới người dùng” ITU-T SG 13: Rec. - It supports generalized mobility which will allow consistent and ubiquitous provision of services to users” Như vậy NGN được mô tả theo các đặc điểm cơ bản như sau: Truyền tải trên nền gói Tách biệt các chức năng điều khiển với các khả năng mang, cuộc gọi/ phiên và ứng dụng/ dịch vụ Tách riêng việc cung cấp dịch vụ khỏi mạng và cung cấp các giao diện mở Hỗ trợ tất cả các dịch vụ, các ứng dụng và các kỹ thuật dựa trên khối xây dựng dịch vụ (bao gồm dịch vụ thời gian thực, phân loại dịch vụ, dịch vụ phi thời gian thực và dịch vụ đa phương tiện) Các khả năng băng rộng với QoS đầu cuối tới đầu cuối và truyền tải trong suốt Tương tác với các mạng trước đây thông qua các giao diện mở Tính lưu động nói chung Truy nhập không hạn chế cho người dùng tới các nhà cung cấp dịch vụ khác nhau
Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn hoặc xem
Tóm tắt