Nghiên cứu kiến trúc và dịch vụ IMS trong các mạng thế hệ mới

- LUậN VĂN THạC Sỹ KHOA HọC Nghiên cứu kiến trúc và dịch vụ Ims trong các mạng thế hệ mới Ngành: kỹ thuật điện tử M∙ số: đoàn thị quế Ng−ời h−ớng dẫn khoa học: TS NGUYễN NAM QUÂN Hà Nội – Năm 2009 iLỜI CAM ĐOAN Tụi xin cam đoan luận văn thạc sỹ khoa học này do chớnh tụi nghiờn cứu và thực hiện dưới sự hướng dẫn của TS Nguyễn Nam Quõn.
- 3 1.2 Mạng viễn thụng thế hệ mới (NGN.
- 5 1.2.2 Cấu trỳc chức năng NGN.
- 7 1.2.3 Vị trớ, vai trũ của phõn hệ IMS trong kiến trỳc NGN.
- 14 2.1 Cỏc yờu cầu về kiến trỳc Thiết lập cỏc phiờn IP Multimedia Hỗ trợ kết nối IP Cơ chế đảm bảo QoS cho cỏc dịch vụ IP Multimedia.
- 17 2.1.6 Hỗ trợ chuyển vựng Liờn làm việc với cỏc mạng khỏc Hỗ trợ điều khiển dịch vụ.
- 21 2.1.9 Phỏt triển dịch vụ Thiết kế phõn lớp.
- 23 2.2 Cỏc giao thức chớnh được sử dụng trong IMS.
- 24 iii2.2.1 Giao thức điều khiển phiờn SIP Giao thức Diameter.
- 36 2.2.3 Cỏc giao thức khỏc.
- 39 2.3 Cỏc thực thể chức năng trong kiến trỳc IMS.
- 39 2.3.1 Cỏc thực thể điều khiển phiờn, cuộc gọi (CSCFs.
- 40 2.3.2 Cỏc thực thể cơ sở dữ liệu (HSS, SLF.
- 47 2.3.4 Thực thể quản lý tài nguyờn đa phương tiện (MRF.
- 48 2.3.5 Cỏc thực thể thực hiện chức năng tương tỏc với cỏc mạng (BGCF, MGCF, IMS-MGW, SGW.
- 49 2.3.6 Thực thể IMS-ALG và TrGW Một số giao diện trong kiến trỳc IMS.
- 52 2.4.1 Giao diện Gm Giao diện Mw.
- 53 2.4.3 Giao diện ISC.
- 54 2.4.4 Giao diện Cx Giao diện Mr.
- 57 2.4.6 Giao diện Mp.
- 61 2.6 Tiờu chuẩn lọc, hồ sơ người dựng và hồ sơ dịch vụ.
- 67 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG DỊCH VỤ GIÁ TRỊ GIA TĂNG TRấN NỀN KIẾN TRÚC IMS Kiến trỳc phõn phối dịch vụ trong IMS.
- 69 iv3.2 Một số dịch vụ giỏ trị gia tăng xõy dựng trờn nền kiến trỳc IMS.
- 87 CHƯƠNG 4: THỰC HIỆN Mễ PHỎNG DỊCH VỤ INSTANT MESSAGING TRấN NỀN IMS Giới thiệu chung về phần mềm OpenIMS của FOKUS.
- 88 4.2 Thực hiện mụ phỏng dịch vụ instant messaging trờn nền IMS.
- 91 4.2.1 Mụ hỡnh triển khai dịch vụ.
- 98 vDANH MỤC CÁC Kí HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Từ gốc Nghĩa tiếng Việt 3GPP The 3rd Generation Partnership Project Tổ chức (dự ỏn) chuẩn hoỏ mạng di động 3G AAA Authentication/Authorization/Accounting Nhận thực, Cấp quyền, Thanh toỏn API Application Program Interface Giao diện chương trỡnh ứng dụng AS Application Server Mỏy chủ ứng dụng ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền khụng đồng bộ AuC Authentication Center Trung tõm nhận thực BGCF Breakout Gateway Control Function Chức năng điều khiển cổng chuyển tiếp CAMEL Customized Applications for Mobile network Enhanced Logic Logic mở rộng dịch vụ cho mạng di động CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phõn chia theo mó COPS Comon Open Policy Service Giao thức trao đổi thụng tin chớnh sỏch dịch vụ CS Circuit Switched Chuyển mạch kờnh CSCF Call Session Control Function Chức năng điều khiển phiờn DNS Domain Name System Hệ thống tờn miền ETSI European Viện chuẩn hoỏ viễn thụng chõu viTelecommunication Standards Institute Âu GGSN Gateway GPRS Support Node Nỳt hỗ trợ cổng GPRS GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vụ tuyến gúi chung HLR Home Location Register Thanh ghi định vị thường trỳ HSS Home Subcriber Server Mỏy chủ chứa dữ liệu của thuờ bao mạng nhà HTTP Hyper Text Transfer Protocol Giao thức truyền siờu văn bản I - CSCF Interrogating CSCF CSCF thực hiện chức năng định tuyến IETF Internet Engineering Task Force Nhúm đặc trỏch kỹ thuật Internet iFC Initial filter criteria Tiờu chuẩn lọc khởi tạo IM CN IP Multimedia Core Network Mạng lừi đa phương tiện IP IMS Internet Protocol (IP) Multimedia Subsystem Phõn hệ đa phương tiện trờn nền giao thức IP IMS-ALG IMS Application Level Gateway Cổng chuyển tiếp ở mức ứng dụng của mạng lừi IMS IMSI International Mobile Subscriber Identifier Chỉ số thuờ bao di động quốc tế IP Internet Protocol Giao thức Internet IPv4 Internet Protocol version 4 Giao thức IP phiờn bản 4 IPv6 Internet Protocol version 6 Giao thức IP phiờn bản 6 viiISDN Integrated Services Digital Network Mạng số tớch hợp đa dịch vụ ITU-T Telecommunication Standardization Sector of the International Telecommunication Union Bộ phận chuẩn hoỏ về viễn thụng - Tổ chức Viễn thụng quốc tế MGCF Media Gateway Control Function Chức năng điều khiển cổng phương tiện MGW Media Gateway Function Chức năng cổng phương tiện MRFC Multimedia Resource Function Controller Bộ điều khiển chức năng tài nguyờn đa phương tiện MRFP Multimedia Resource Function Processor Bộ xử lý chức năng tài nguyờn đa phương tiện MSC Mobile Switching Centre Trung tõm chuyển mạch di động NGN Next Generation Network Mạng thế hệ mới LAN Local Area Network Mạng cục bộ OSA Open Service Architecture Kiến trỳc dịch vụ mở P - CSCF Proxy CSCF CSCF chức năng làm Proxy PDF Policy Decision Function Chức năng quyết định chớnh sỏch PS Packet Switched Chuyển mạch gúi QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ RTCP Real-time Transport Control Protocol Giao thức điều khiển truyền dữ liệu thời gian thực RTP Real-time Transport Protocol Giao thức truyền dữ liệu theo thời gian thực S - CSCF Serving CSCF CSCF phục vụ SCE Service Creation Mụi trường kiến tạo dịch vụ viiiEnvironment SCS Service Capability Server Server tớnh năng phục vụ SDH Synchronous Digital Hierachy Phõn cấp số đồng bộ SDP Session Description Protocol Giao thức mụ tả phiờn SDS Service Developing Support Thực thể hỗ trợ phỏt triển dịch vụ SIP Session Initiation Protocol Giao thức khởi tạo phiờn SLF Subscriber Locator Function Chức năng định vị thuờ bao SGSN Serving GPRS Support Node Nỳt hỗ trợ dịch vụ GPRS SGW Signalling Gateway Function Chức năng cổng bỏo hiệu TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫn TISPAN Telecoms & Internet converged Services and Protocols for Advanced Networking Tổ chức chuẩn hoỏ cho mạng tiờn tiến sử dụng cỏc giao thức và dịch vụ hội tụ cho mạng Viễn thụng và mạng Internet THIG Topology Hiding Inter-network Gateway Cổng liờn mạng ẩn cấu hỡnh TLS Transmission Layer Security Bảo mật lớp truyền dẫn TrGW Transition Gateway Thành phần chuyển đổi phiờn bản IP ixUDP User Datagram Protocol Giao thức dữ liệu người dựng UE User Equipment Đầu cuối thuờ bao URI Uniform Resource Identifier Định danh tài nguyờn WDM Wavelength Division Multiplexing Ghộp kờnh phõn chia theo bước súng DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Cỏc bản tin yờu cầu của SIP.
- 31 Bảng 2.2: Cỏc bản tin đỏp ứng của SIP Bảng 2.3: Cỏc thực thể IMS và giao diện tương ứng.
- 57 DANH MỤC CÁC HèNH VẼ Hỡnh 1.1: Phõn hệ IMS trong hội tụ mạng.
- 4 Hỡnh 1.2: Cỏc lớp chức năng của NGN.
- 7 Hỡnh 1.3: Cấu trỳc chức năng mạng NGN theo 3GPP/TISPAN.
- 10 Hỡnh 1.4: Kiến trỳc IMS trong NGN Hỡnh 2.1: Cỏc khả năng lựa chọn kết nối IMS khi một người sử dụng đang chuyển vựng Hỡnh 2.2: Tổng quan về bảo mật của IMS.
- 17 Hỡnh 2.3: Tổng quan tớnh cước IMS.
- 18 Hỡnh 2.4: Sự lựa chọn chuyển vựng IMS/CS Hỡnh 2.5: Kiến trỳc phõn lớp của IMS.
- 22 Hỡnh 2.6: Hỗ trợ cỏc truy nhập độc lập trong IMS Hỡnh 2.7: SIP Proxy Server xHỡnh 2.8: SIP Redirect Server.
- 29 Hỡnh 2.9: Cấu trỳc của một bản tin SIP.
- 35 Hỡnh 2.10: Thiết lập và giải phúng cuộc gọi SIP Hỡnh 2.11: Giao thức Diameter cơ bản và cỏc ứng dụng.
- 37 Hỡnh 2.12: Định dạng bản tin Diameter.
- 38 Hỡnh 2.13: Cấu trỳc AVP.
- 38 Hỡnh 2.14: Kiến trỳc IMS - Thể hiện cỏc thực thể chức năng.
- 42 Hỡnh 2.17: Thiết lập phiờn IMS cơ bản và định tuyến S - CSCF.
- 45 Hỡnh 2.18: Cấu trỳc của HSS Hỡnh 2.19: Ba dạng mỏy chủ ứng dụng.
- 47 Hỡnh 2.20: Kiến trỳc MRF.
- 48 Hỡnh 2.21: Cỏc thực thể chức năng tương tỏc với PSTN/CS.
- 49 Hỡnh 2.22: Vị trớ chức năng IMS-ALG và TrGW.
- 51 Hỡnh 2.24: Mối quan hệ giữa định danh chung và định danh riờng.
- 62 Hỡnh 2.25: Cấu trỳc của hồ sơ người dựng Hỡnh 2.26: Tiờu chớ lọc khởi tạo.
- 65 Hỡnh 3.1: Kiến trỳc phõn phối dịch vụ của IMS.
- 69 Hỡnh 3.2: Contact hiện nay và contact cải tiến với cỏc thụng tin về Presence.
- 71 Hỡnh 3.3: Kiến trỳc SIP Presence.
- 72 Hỡnh 3.4: Kiến trỳc để cung cấp dịch vụ presence trong IMS.
- 73 Hỡnh 3.5: Minh hoạ đăng ký thụng tin Presence thụng qua dịch vụ.
- 74 Hỡnh 3.6: Luồng bản tin đăng ký để nhận thụng tin presence từ một presentity.
- 75 Hỡnh 3.7: Đăng ký list presentity nằm trong RLS.
- 77 Hỡnh 3.9: Tạo conference sử dụng conference factory URI.
- 80 Hỡnh 3.10: Mời một người dựng khỏc tham gia vào hội nghị.
- 81 Hỡnh 3.11: Đăng ký để nhận thụng tin trạng thỏi hội nghị.
- 82 Hỡnh 3.12: Messaging tức thời.
- 83 Hỡnh 3.13: Vớ dụ về dịch vụ được cung cấp tin nhắn tức thời Hỡnh 3.14: Luồng bản tin điển hỡnh của messaging dựa trờn phiờn.
- 86 Hỡnh 4.1: Cỏc thành phần của OpenIMS.
- 88 Hỡnh 4.2: OpenIMS Client khi chạy lần đầu tiờn.
- 89 Hỡnh 4.3: Mụ hỡnh thực hiện dịch vụ instant messaging trong IMS .......91 Hỡnh 4.4: Trạng thỏi người dựng trờn mỏy Alice client Hỡnh 4.5: Trạng thỏi người dựng trờn mỏy Bob client Hỡnh 4.6: Gừ địa chỉ URI của Bob trờn mỏy Alice client.
- 93 Hỡnh 4.7: cửa sổ instant messaging của Alice Hỡnh 4.8: Nội dung tin nhắn.
- 94 1LỜI NểI ĐẦU Sự bựng nổ nhu cầu sử dụng dịch vụ đa phương tiện với yờu cầu về băng thụng và chất lượng dịch vụ cao đó mở ra một kỷ nguyờn mới trong lĩnh vực cụng nghệ viễn thụng.
- Đú là khởi nguồn để IMS - phõn hệ truyền thụng đa phương tiện dựa trền nền giao thức internet ra đời và phỏt triển.
- Nú đó và đang được tập trung nghiờn cứu bởi nhiều tổ chức trờn thế giới.
- Trong bối cảnh như vậy thỡ việc nghiờn cứu IMS là rất cần thiết cho việc cập nhật và xõy dựng nền tảng kiến thức về cụng nghệ cho cỏc kỹ sư Điện tử viễn thụng núi chung và bản thõn tụi núi riờng.
- Đú là lý do chớnh để tụi chọn đề tài “Nghiờn cứu kiến trỳc và dịch vụ IMS trong cỏc mạng thế hệ mới” làm luận văn tốt nghiệp cao học.
- Đối tượng và phạm vi nghiờn cứu của luận văn.
- Cụng nghệ mạng lừi IMS là đối tượng nghiờn cứu chớnh trong luận văn - Phạm vi nghiờn cứu của luận văn: Bao gồm cỏc vấn đề về kiến trỳc và dịch vụ trong IMS.
- Nội dung của luận văn: Nội dung của luận văn tập trung giải quyết một số vấn đề về kiến trỳc IMS, cỏc thực thể chức năng IMS, cỏc nền tảng dịch vụ, cấu trỳc và cơ chế phõn phối dịch vụ trong IMS, cơ sở lý thuyết xõy dựng cỏc dịch vụ giỏ trị gia tăng trờn nền IMS.
- Chương này cũng giới thiệu tổng quan về NGN để thấy được vị trớ, vai trũ của IMS – 3GPP trong kiến trỳc này.
- Chương 2: Nghiờn cứu về kiến trỳc IMS theo tiờu chuẩn của 3GPP bao gồm: cỏc yờu cầu về kiến trỳc, cỏc giao thức chớnh được sử dụng, cỏc thành phần, chức năng của cỏc thành phần và một số giao diện quan trọng trong kiến trỳc IMS.
- Chương 3: Tỡm hiểu cấu trỳc phõn phối dịch vụ, cỏc nền tảng dịch vụ, cơ sở lý thuyết xõy dựng cỏc dịch vụ giỏ trị gia tăng (presence, conferencing, messaging) trờn nền IMS.
- Sau khi tỡm hiểu về OPEN IMS, dựa trờn cơ sở lý thuyết đó trỡnh bày trong phần 3.2.3, sẽ tiến hành mụ phỏng dịch vụ gửi tin nhắn giữa 2 IMS client.
- Cuối cựng tụi xin gửi lời cảm ơn chõn thành tới TS Nguyễn Nam Quõn đó hướng dẫn tụi trong quỏ trỡnh làm luận văn, xin cảm ơn cỏc Thầy cụ giỏo trong khoa Điện tử - Viễn thụng trường Đại học Bỏch Khoa Hà Nội đó truyền thụ kiến thức và cỏch thức nghiờn cứu qua cỏc mụn học của khoỏ học.
- Hà Nội, thỏng 11 năm 2009 Học viờn thực hiện Đoàn Thị Quế 3CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ NGN VÀ PHÂN HỆ IMS 1.1 Giới thiệu Ngày nay, với sự phỏt triển khụng ngừng của khoa học kỹ thuật đặc biệt là trong lĩnh vực viễn thụng, cỏc dịch vụ được phỏt triển ngày càng trở nờn phong phỳ, đa dạng.
- Cỏc mạng điện thoại tế bào cung cấp cỏc dịch vụ cho hơn một tỷ người dựng trờn toàn thế giới.
- Cỏc dịch vụ này khụng chỉ bao gồm cỏc cuộc gọi điện thoại mà cũn cả cỏc dịch vụ nhắn tin từ cỏc tin nhắn văn bản đơn giản (như SMS - Short Messaging Service) đến cỏc tin nhắn đa phương tiện bao gồm cả video, audio, và văn bản (như MMS - Multimedia Messaging Service).
- Những người dựng mạng tế bào cú thể “lướt” mạng Internet và đọc email sử dụng cỏc kết nối dữ liệu, và thậm chớ một vài nhà cung cấp cũn đưa ra dịch vụ định vị để thụng bỏo cho người dựng khi một người bạn hoặc đồng nghiệp của họ đang ở gần đấy.
- Tuy nhiờn, cho đến nay cỏc mạng tế bào vẫn chưa trở nờn quỏ hấp dẫn đối với người dựng với chỉ cỏc dịch vụ mà chỳng cung cấp.
- Điểm mạnh của chỳng là người dựng được phủ súng ở mọi nơi.
- Trong một nước, người dựng khụng chỉ cú thể sử dụng cỏc thớờt bị đầu cuối của mỡnh ở cỏc thành phố mà cả ở nụng thụn.
- Hơn nữa do sự hợp tỏc quốc tế của cỏc nhà cung cấp mà người dựng cú thể truy nhập mạng kể cả khi họ ở nước ngoài.
- Mạng Internet đó phỏt triển một cỏch nhanh chúng và cú mặt ở hầu như mọi nơi trờn thế giới, từ một mạng nhỏ liờn kết một vài trang nghiờn cứu đó trở thành một mạng toàn cầu.
- Nguyờn nhõn chớnh của sự bựng nổ này chớnh là do khả năng cung cấp một số lượng lớn dịch vụ hữu ớch cho hàng triệu người dựng trờn toàn thế giới.
- Cỏc điển hỡnh như World Wide Web và email, và cỏc dịch vụ nhắn tin, Presence, VoIP (Voice Over IP), hội thảo truyền 4hỡnh…Sở dĩ Internet cú thể cung cấp nhiều dịch vụ như thế là do nú sử dụng cỏc giao thức mở, điều này cho phộp bất kỳ nhà cung cấp dịch vụ nào cũng cú thể triển khai cỏc dịch vụ mới trờn nú.
- Hơn nữa cỏc cụng cụ cần thiết cho việc tạo ra cỏc dịch vụ Internet cũng rất phổ biến.
- Để thực hiện ý tưởng hội tụ mạng, một loạt cỏc tổ chức chuẩn hoỏ về viễn thụng như ITU-T, IETF, 3GPP, ESTI/TISPAN đó nghiờn cứu và đưa ra mụ hỡnh mạng hội tụ cú khả năng cung cấp dịch vụ đa phương tiện cho khỏch hàng đú chớnh là mạng thế hệ mới (NGN: Next Generation Network).
- Trong quỏ trỡnh chuẩn hoỏ để xõy dựng kiến trỳc NGN, phõn hệ mạng lừi đa phương tiện dựa trờn nền IP (IMS: IP Multimedia Subsystem) được đề xuất làm phõn hệ điều khiển cho cỏc dịch vụ multimedia, sử dụng chung cho cỏc cụng nghệ mạng truy nhập khỏc nhau.
- Hỡnh 1.1: Phõn hệ IMS trong hội tụ mạng

Xem thử không khả dụng, vui lòng xem tại trang nguồn
hoặc xem Tóm tắt