Đề tài Nghiên cứu và mô phỏng hệ thống IMA trên nền mạng NGN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG –&— NGUYỄN THỊ MINH CHÂU 0620003 TRẦN QUỐC CƯỜNG 0620006 Đề tài: NGHIÊN CỨU VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG IMS TRÊN NỀN MẠNG NGN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN NGÀNH ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG CHUYÊN NGÀNH: VIỄN THÔNG VÀ MẠNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: ThS. NGÔ ĐẮC THUẦN ThS. HUỲNH PHÚ TRUNG - Công ty TMA Solutions Thành phố Hồ Chí Minh – năm 2010 Lời cảm ơn Lời 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. LỜI MỞ ĐẦU Xã 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. 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. 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 triển IMS 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. MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line A-RACF Access Resource and admission Control Function A-RACF Access Resource and admission Control Function AVP Attribute Value Pairs BGCF Breakout gateway control function BICC Bearer Independent Call Control BSC Base Station Controller CCF Charging Collection Function CGI Common Gateway Interface COPS Common Open Policy Services CPL Call Processing Language CS Circuit Switching DHCP Dynamic Host Configuration Protocol DNS Domain Name System EAP Extensible Authentication Protocol ETSI European Telecommunication Standards Institute FQDN Fully qualified domain name FTTH Fiber To The Home GGSN Gateway GPRS Support Node GPRS General Packet Radio Service GSM Global System for Mobile communications HSS Home Subscriber Server HTTP Hypertext Transfer Protocol IANA Internet Assigned Numbers Authority ICID IMS Charging ID IETF Internet Engineering Task Force IMSI International Mobile Subscriber Identifier ISDN Integrated Services Digital Network LPDP Local Policy Decision Point MCC Mobile Country Code MG Media gateway MGC Media gateway controller MGCF Media gateway control function MGW Media gateway MINE Multipurpose Internet Mail Extension MMS Multimedia Message Service MNC Mobile Network Code MRFC Multimedia Resource Function Controller MRFP Media Resource Function Processor MSC Mobile Switching Centre MSC Mobile Switching Center MSIN Mobile Subscriber Identification Number NASREQ Network Access Server Application NASS Network Attachment Subsystem NASS Network Attachment Subsystem NMSI National Mobile Station Identity OCF Online Charging Function OMA Open Mobile Alliance OSP Open Settlement Protocol PBN Packet Based Network PDF Policy Decision Function PDP Packet Data Protocol PEP Policy enforcement point PoC Push-to-Talk over Cellular PS Packet Switched PSTN Public Switched Telephone Network RACS Resource Admission Control Functionality RACS Resource and Admission Control Functionality RADIUS Remote Authentication Dial In User Service R-SGW Roaming Signaling Gateway RSVP Resource Reservation Protocol RTP Realtime Transport Protocol RTSP Real Time Streaming Protocol RUAM Remote UAM SAP Session Advertisement Protocol SBC Session Border Controller SBLP Service Based Local Policy SCIP Simple Conference Invitation Protocol SCTP Stream Control Transmission Protocol SDP Session Description Protocol SGSN Signaling GPRS support nút SGW Signaling gateway SIP Session Initial Protocol SLF Subscription Locator Function SNTP Simple Network Time Protocol S-PDF Serving Policy Decision Function S-PDF Serving Policy Decision Function TACACS Terminal Access Controller Access Control System TCP Transmission Control Protocol TG Trungking Gateway TISPAN Telecoms and Internet converged Services and Protocols for Advanced Networking TLS Transport layer Security T-SGW Transport Singnalling Gateway UA User Agent UAC User Agent Client UAM User Access Mode UAS User Agent Server UE User Equipment UICC Universal Integrated Circuit Card URL Universal Resource Locator USIM Universal Subscriber Identity Module VCC Voice Call Continuity VoIP Voice over Internet Protocol XML Extensible Markup Language DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Sự hội tụ mạng 2 Hình 1.2: Vị trí IMS trong NGN 5 Hình 2.1: SLF chỉ định HSS phù hợp 7 Hình 2.2: Đăng ký có yêu cầu bảo mật 9 Hình 2.3: Mô tả vai trò định tuyến của S-CSCF 11 Hình 2.4: Chức năng điều khiển thông tin đa phương tiện MRF 12 Hình 2.5: Vị trí các điểm tham chiếu trong IMS 13 Hình 2.6: Quá trình thiết lập cuộc gọi từ mạng IMS ra mạng CS CN và ngược lại 18 Hình 3.1: Thủ tục đăng ký 21 Hình 3.2: Thủ tục xóa đăng ký thực hiện bởi UE 24 Hình 3.3: Thủ tục xóa đăng ký khi hết thời gian đăng ký 26 Hình 3.4: Thủ tục xóa đăng ký khởi tạo bởi HSS 27 Hình 3.5: Thủ tục xóa đăng ký thực hiện bởi S-CSCF 29 Hình 3.6: Thủ tục thiết lập phiên giữa thuê bao thuộc hai mạng IMS 31 Hình 3.7: Các bước thiết lập cuộc gọi giữa UE (IMS) và UE (PSTN) 33 Hình 4.1: Cấu trúc SIP 35 Hình 4.2: Giao thức Diameter 38 Hình 4.3: Cấu trúc bản tin trong giao thức Diameter 39 Hình 4.4: Lỗi giao thức trong Diameter 40 Hình 4.5: Lỗi ứng dụng trong giao thức Diameter 41 Hình 4.6: Mô hình COPS 42 Hình 4.7: COPS header 43 Hình 4.8: Object format của bản tin COPS 44 Hình 4.9: MEGACO/H.248 kết nối điều khiển Gateway 46 Hình 4.10: Cấu trúc Gateway trong MEGACO/H.248 47 Hình 4.11: Luồng giao thức của MEGACO/H.248 49 Hình 6.1: Mô hình mô phỏng mạng NGN 53 Hình 6.2: Mô hình IPTV- VoD Server 55 Hình 6.3: Giao diện web của DSS 57 Hình 6.4: Cấu hình AS 59 Hình 6.5: Cấu hình Trigger Point 59 Hình 6.6: Cấu hình filter 60 Hình 6.7: Cấu hình HSS để chuyển yêu cầu sử 60 Hình 6.8: Giao diện hoạt động của P-CSCF 65 Hình 6.9: Giao diện hoạt động của I-CSCF 66 Hình 6.10: Giao diện hoạt động của S-CSCF 67 Hình 6.11: Giao diện hoạt động của HSS 68 Hình 6.12: Giao diện quản lý user của HSS 68 Hình 6.13: Giao diện của trình Option và IPtv trong UCT IMS client. 72 Hình 6.14: Giao diện của UCT IMS client khi Bob đã đăng ký 73 Hình 6.15: Giao diện cấu hình Preferences: tab Profile và IMS 74 Hình 6.16: Giao diện cấu hình Preferences: tab Media và XDMS 74 Hình 6.17: Người dùng tên chau mới tạo ra đã đăng ký vào hệ thống 75 Hình 6.18: Bob đăng ký thành công vào hệ thống ims.vn 76 Hình 6.19: Giao diện P-CSCF khi UE đăng ký 77 Hình 6.20: Giao diện S-CSCF khi Bob đăng ký thành công 77 Hình 6.21: Giao diện HSS khi Bob đăng ký 77 Hình 6.22: Giao diện Web của HSS: UE đăng ký thành công được gán một S-CSCF 78 Hình 6.23: Giao diện UCT IMS Client phía Alice khi Alice khởi tạo cuộc gọi đến Bob 78 Hình 6.24: Giao diện UCT IMS Client phía Bob báo có cuộc gọi đến từ Alice. 79 Hình 6.25: Giao diện S-CSCF khi Alice và Bob thực hiện cuộc gọi. 79 Hình 6.26: Giao diện VLC khi client sử dụng dịch vụ VoD 80 Hình 6.27: Giao diện DSS khi có người dùng kết nối 81 DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1: Tóm tắt trạng thái các khối trong thủ tục đăng ký 22 Bảng 4.1: Bản tin yêu cầu SIP 36 Bảng 4.2: Bản tin đáp ứng SIP 36 Bảng 4.3: Bản tin đáp ứng trong trường hợp có lỗi xảy ra 41 Bảng 4.4: Các loại Op code trong COPS header 43 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. SỰ RA ĐỜI CỦA IMS Trong những thập kỷ gần đây, các mạng cố định và di động đã và đang có một sự chuyển đổi lớn, đóng vai trò không thể thiếu trong cuộc sống con người. Trong lĩnh vực di động, thế hệ đầu tiên (1G) đã được giới thiệu vào thập niên 1980. Các mạng này cung cấp các dịch vụ cơ bản cho người dùng, quan trọng nhất là truyền thoại và dịch vụ liên quan đến truyền thoại. Không lâu sau đó, thế hệ di động thứ 2 (2G) được ra đời vào những năm 1990 bổ sung thêm một số dịch vụ về dữ liệu. Thế hệ di động thứ 3 (3G) cho phép tốc độ truyền dữ liệu cao hơn và cung cấp các dịch vụ đa phương tiện. Trong lĩnh vực điện thoại cố định, mạng điện thoại truyền thống PSTN và mạng dịch vụ số tích hợp ISDN đã chiếm lĩnh thị trường về thoại và truyền thông video. Và trong những năm gần đây, Internet đã và đang phát triển nhanh chóng và ngày càng nhiều người dùng thấy được lợi ích của công nghệ này. Tốc độ truy cập Internet ngày càng nhanh hơn, mạnh hơn và giá thành thấp hơn với các dịch vụ như: ADSL, FTTH, IPTV,… Các kết nối này luôn được đảm bảo thông suốt, giúp người dùng có thể sử dụng các dịch vụ yêu cầu thời gian thực như chat, chơi game trực tuyến, VoIP,…. Tại thời điểm hiện tại, sự hội tụ giữa mạng di động và mạng cố định là một xu thế tất yếu. Nhu cầu sử dụng cũng như sự phát triển vượt bậc của công nghệ đã thúc đẩy sự gia tăng nhanh chóng của các thiết bị di động được tích hợp nhiều tính năng tiên tiến. Thế hệ tiếp sau của nhiều thiết bị không chỉ đáp ứng các nhu cầu client-server cơ bản, mà còn các dịch vụ peer-to-peer, thuận lợi cho việc chia sẻ các kết nối như trình duyệt, desktop, hội nghị truyền hình, trò chuyện hai chiều như bộ đàm,…. Để có thể truyền thông với nhau, các ứng dụng trên nền IP phải có một cơ chế để đạt được sự phù hợp với hệ thống mạng hiện có. Hiện tại, mạng điện thoại chỉ thực 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 đơn lẻ, không có tính cạnh tranh và nhất là người dùng không thể đồng thời sử dụng các dịch vụ khác nhau từ các nhà khai thác khác nhau trên một thiết bị. Thêm vào đó, các mạng truyền tải dữ liệu không cần thời gian thực được sử dụng chủ yếu trong thế hệ Internet đầu tiên thì ngày nay các dịch vụ thời gian thực (hoặc gần thực) với chất lượng dịch vụ QoS cao ngày càng được phát triển rộng rãi. Hơn nữa, người dùng trong tương lai mong muốn có các dịch vụ đa phương tiện chất lượng cao, mang tính cá nhân, có khả năng tương tác thời gian thực mọi lúc mọi nơi trên mọi thiết bị sử dụng. Điều này đặt ra những yêu cầu mới cho kiến trúc hạ tầng mạng viễn thông. Trong bối cảnh đó, IMS được xem như là một giải pháp hứa hẹn để thỏa mãn được các yêu cầu về hội tụ, tích hợp các dịch vụ trên một kết nối cho một thế hệ mạng tương lai. Hình 1.1: Sự hội tụ mạng IMS là một kiến trúc mạng nhằm tạo sự thuận tiện cho việc phát triển và phân phối các dịch vụ đa phương tiện đến người dùng, bất kể là họ đang kết nối 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, 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 thu hút được nhiều sự quan tâm lớn của các nhà khai thác bởi vì lợi ích mà nó mang lại cho cả nhà cung cấp dịch vụ lẫn người sử dụng. LỢI ÍCH CỦA VIỆC SỬ DỤNG 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 [7]. Một cách cụ thể, IMS phân phối dịch vụ trên hạ tầng chuyển mạch gói, IMS cho phép chuyển dần từ mạng chuyển mạch mạch sang chuyển mạch gói trên nền IP, tạo thuận lợi cho việc quản lý mạng thông tin di động. Việc kết nối giữa mạng cố định và di động đã góp phần vào tiến trình hội tụ mạng viễn thông trong tương lai. 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 sử dụng cùng một dịch vụ. Kiến trúc IMS cung cấp nhiều dịch vụ 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. Kiến trúc IMS giúp các dịch vụ mới được triển khai một cách nhanh chóng với chi phí thấp. IMS cung cấp khả năng tính cước phức tạp hơn nhiều so với hệ thống tài khoản trả trước hay trả sau, ví dụ như việc tính cước theo từng dịch vụ sử dụng hay phân chia cước giữa các nhà cung cấp dịch vụ và nhà cung cấp mạng. Người sử dụng sẽ nhận một bảng tính cước phí duy nhất từ một nhà cung cấp mạng. IMS hứa hẹn mang đến nhiều dịch vụ đa phương tiện theo yêu cầu và sở thích của người dùng. Với IMS, nhà cung cấp mạng sẽ không chỉ làm công tác truyền tải thông tin một cách đơn thuần mà trở thành tâm điểm trong việc phân phối dung lượng thông tin trong mạng, đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng dịch vụ cũng như kịp thời thay đổi để đáp ứng các yêu cầu khác nhau của người dùng. Tóm lại, IMS tạo thuận lợi cho các nhà cung cấp dịch vụ trong việc xây dựng và triển khai các ứng dụng mới, giúp nhà cung cấp mạng giảm chi phí triển khai, vận hành và quản lý. 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. Lớp truy nhập Cung cấp các kết nối giữa thuê bao đầu cuối và mạng đường trục qua cổng giao tiếp MGW thích hợp. Mạng NGN kết nối với hầu hết các thiết bị đầu cuối chuẩn và không chuẩn như các thiết bị truy xuất đa dịch vụ, điện thoại IP, máy tính, tổng đài nội bộ PBX, điện thoại POTS, điện thoại số ISDN, di động vô tuyến, di động vệ tinh, vô tuyến cố định, VoDSL, VoIP,… Lớp truyền dẫn Hệ thống truyền dẫn của mạng NGN thực hiện chức năng định tuyến, truyền tải các luồng thông tin trong mạng dưới sự điều khiển của các thiết bị thuộc lớp điều khiển. Lớp truyền dẫn của mạng viễn thông thế hệ mới phải có tốc độ truyền tải cao, băng thông lớn để đáp ứng cho việc truyền tải thông tin yêu cầu thời gian thực, dung lượng lớn. Lớp điều khiển Lớp điều khiển thực hiện giám sát, sửa đổi, và giải phóng các phiên giao dịch, ghi lại các thông số của cuộc kết nối để cung cấp thông tin cho việc xử lý tính cước. Lớp này dựa trên các thông tin và các tín hiệu nhận được từ lớp truy nhập để xác định các thông số cần thiết về dịch vụ để điều khiển tài nguyên cho phù hợp. Lớp điều khiển có chức năng điều khiển các phiên giao dịch trong một mạng hội tụ dịch vụ và công nghệ nên nó phải có khả năng hỗ trợ phần lớn các giao thức khác nhau đã từng tồn tại trong các mạng chuyển mạch trước đây và các giao thức đang được sử dụng. Bên cạnh đó đòi hỏi nó phải có khả năng cung cấp các dịch cơ bản, dịch vụ thông minh, các dịch vụ bổ sung,… Hơn nữa, hệ thống cần có khả năng xử lý và lưu trữ khối lượng lớn cơ sở dữ liệu vì mạng NGN là mạng nhiều người dùng với nhiều loại hình dịch vụ khác nhau. Lớp ứng dụng và quản lý dịch vụ Lớp ứng dụng và dịch vụ cung cấp các dịch vụ có băng thông khác nhau, ở nhiều hình thức như: thoại, fax, internet, dịch vụ đa phương tiện, các trò chơi trực tuyến yêu cầu thời gian thực, dịch vụ truyền số liệu, và các dịch vụ giá trị gia tăng,…. Lớp này liên kết với lớp điều khiển thông qua các giao diện được chuẩn hóa. Chính vì vậy mà việc cập nhật, tạo mới và triển khai ứng dụng, dịch vụ mạng trở nên vô cùng nhanh chóng và hiệu quả. 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 CHƯƠNG 2: KIẾN TRÚC PHÂN HỆ IMS Chương này giới thiệu cấu trúc, chức năng của những thực thể trong một phân hệ IMS và mối quan hệ giữa chúng. Mỗi thực thể được trình bày trực quan theo mô hình phân lớp NGN. Lớp ứng dụng gồm máy chủ ứng dụng và HSS, đây chính là cơ sở dữ liệu về dịch vụ và người dùng của toàn hệ thống. Lớp điều khiển gồm các thành phần quản lý cuộc gọi và quản lý tài nguyên. Lớp này đóng vai trò quan trọng trong phân hệ IMS dùng để điều khiển, thiết lập phiên. Lớp truyền tải thể hiện mối quan hệ giữa phân hệ IMS và các hệ thống hiện có như PSTN, UMTS, GSM, mạng IP [2]. LỚP ỨNG DỤNG Máy chủ ứng dụng Máy chủ ứng dụng (AS) là nơi lưu trữ và vận hành các dịch vụ IMS. AS tương tác với S-CSCF thông qua giao thức SIP để cung cấp dịch vụ đến người dùng. AS có thể thuộc mạng thường trú hay thuộc một mạng thứ ba nào đó. Nếu AS là một phần của mạng thường trú, nó có thể giao tiếp trực tiếp với HSS thông qua giao thức DIAMETER để cập nhật thông tin về hồ sơ người dùng. AS có thể cung cấp các dịch vụ như quản lý sự truy cập của người dùng trên mạng, quản lý quá trình hội nghị truyền hình, tính cước trực tuyến,… Cơ sở dữ liệu HSS Máy chủ quản lý thuê bao thường trú HSS có thể xem như là một cải tiến của bộ đăng ký định vị thường trú HLR và AuC trong mạng GSM. HSS là một cơ sở dữ liệu lưu trữ thông tin của tất cả thuê bao và những thông tin dịch vụ liên quan đến thuê bao. Nó chứa đựng các thông tin như nhận dạng người dùng, tên của S-CSCF gán cho người dùng, hồ sơ chuyển vùng, thông số chứng thực cũng như thông tin về dịch vụ thuê bao. Thông tin nhận dạng người dùng gồm khóa nhận dạng riêng và khóa nhận dạng chung. Khóa nhận dạng riêng được tạo ra bởi nhà khai thác mạng và được dùng với mục đích đăng ký và chứng thực. Khóa nhận dạng người dùng chung được sử dụng để truyền thông giữa các người dùng. HSS cũng đáp ứng địa chỉ một S-CSCF nếu có yêu cầu trong thủ tục đăng ký. Hơn nữa, HSS còn thực hiện những chính sách hệ thống như lưu trữ thông tin hoặc xóa thông tin những UE không hợp lệ. 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 thống GSM/UMTS. Như một AuC, HSS lưu trữ khóa bí mật của mỗi thuê bao, cái này dùng để chứng thực khi đăng ký vào mạng và mã hóa dữ liệu cho mỗi thuê bao di động. Tùy thuộc vào số lượng thuê bao mà có thể có nhiều HSS trong một mạng IMS. HSS tiếp xúc với CSCF thông qua điểm tham chiếu Cx và tiếp xúc với AS thông qua điểm tham chiếu Sh. SLF Trong trường hợp có nhiều HSS trong cùng một mạng, chức năng định vị SLF sẽ được thiết lập nhằm xác định HSS nào đang chứa hồ sơ của người dùng tương ứng. Hình 2.1: SLF chỉ định HSS phù hợp Để tìm được địa chỉ của HSS, I-CSCF hoặc S-CSCF phải gởi đến SLF bản tin yêu cầu LIR. Hình trên mô tả quá trình tìm ra địa chỉ HSS phù hợp khi I-CSCF nhận được bản tin INVITE trong trường hợp mạng có ba HSS. LỚP ĐIỀU KHIỂN Chức năng điều khiển cuộc gọi CSCF CSCF có 3 loại: Proxy-CSCF (P-CSCF), Serving-CSCF (S-CSCF) và Interrogating-CSCF (I-CSCF). Mỗi CSCF có chức năng riêng. Chức năng chung của CSCF là tham gia trong suốt quá trình đăng kí và thiết lập phiên giữa các thực thể IMS. Hơn nữa, những thành phần này còn có chức năng gởi dữ liệu tính cước đến Server tính cước. Có một vài chức năng chung giữa P-CSCF và S-CSCF trong hoạt động là cả hai có thể đại diện cho user để kết thúc phiên và có thể kiểm tra nội dung của bản tin trong giao thức SDP. P-CSCF P-CSCF là điểm tiếp xúc đầu tiên giữa UE với mạng IMS, đóng vai trò như một SIP proxy server. Tất cả những tín hiệu SIP được gởi giữa mạng IMS và UE đều đi qua P-CSCF. Do đó, nhiệm vụ chính của P-CSCF là chuyển tiếp bản tin SIP dựa vào tên domain. Ngoài ra, P-CSCF còn thực hiện: nén bản tin SIP, bảo mật, tích hợp PDF, tham gia vào quá trình tính cước, và xác định phiên khẩn cấp. Nén bản tin SIP SIP là giao thức báo hiệu dựa trên text nên dung lượng bản tin lớn hơn rất nhiều so với bản tin được mã hóa nhị phân. Vì thế, để tăng tốc độ thiết lập phiên, 3GPP đã dưa ra cách thức nén bản tin SIP giữa UE với P-CSCF trong RFC3486. P-CSCF cần phải nén bản tin nếu UE xác định rằng muốn nhận bản tin đã được nén. Thông số thể hiện yêu cầu nén được định nghĩa như là một tham số SIP URI và được đặt trong trường tên là “comp”. Hiện nay chỉ có một giá trị được định nghĩa cho tham số này là “sigComp”. Khi một thực thể SIP gởi bản tin đến một thực thể khác mà trong SIP URI chứa thông số “comp=SigComp” thì bản tin sẽ được nén. Ví dụ: sip:abc@yahoo. com;comp=sigcomp Bảo mật P-CSCF có vai trò chính trong sự liên kết bảo mật và áp dụng sự bảo vệ đảm bảo toàn vẹn và riêng tư cho tín hiệu SIP. Điều đó đạt được trong suốt quá trình đăng kí SIP khi UE và P-CSCF thương lượng IPSec. Sau lần đăng kí đầu tiên, P-CSCF có thể áp dụng việc bảo vệ toàn vẹn và riêng tư cho bản tin SIP. Trong lần đăng ký đầu tiên, nếu chính sách mạng IMS đưa ra yêu cầu bảo mật thì bản tin REGISTER không được bảo mật sẽ bị P-CSCF gởi bản tin 401Unauthorized từ chối đăng kí. UE sẽ tiếp tục gởi bản tin REGISTER có chứa thông tin về bảo mật. Khi đó, UE và P-CSCF sẽ thương lượng với nhau và chọn thuật toán mã hóa để dùng mã hóa phiên, quá trình được hoàn tất khi UE nhận được đáp ứng 200 OK. Hình 2.2: Đăng ký có yêu cầu bảo mật Khi hai bên trao đổi các bản tin với nhau, một thuật toán mã hóa sẽ được sử dụng để mã hóa các bản tin mà chỉ hai bên mới có thể giải mã được. Trong trường hợp này, UE sẽ không sử dụng port mặc định 5060 hoặc 5061 để trao đổi dữ liệu với P-CSCF nữa, hoặc sử dụng một port mà hai bên thương lượng. Xác định phiên khẩn cấp Đến thời điểm hiện tại, phiên khẩn cấp chưa được xác định đầy đủ trong IMS. Phiên khẩn cấp được định nghĩa tùy thuộc vào chính sách của nhà khai thác mạng. Một số phiên khẩn cấp được định nghĩa tại P-CSCF. Khi nhận được yêu cầu phiên khẩn cấp thì P-CSCF có thể chỉ định một S-CSCF bất kỳ để xử lý phiên này. Điều này rất cần thiết nhất là lúc UE chuyển vùng. P-CSCF tích hợp PDF và tham gia vào quá trình tính cước P-CSCF còn tích hợp chức năng quyết định chính sách PDF. PDF cấp giấy phép sử dụng tài nguyên cho người dùng, quản lý và đảm bảo QoS cho các dịch vụ đa phương tiện. P-CSCF đồng thời tạo ra các thông tin tính cước để gởi đến các khối tính cước phù hợp. I-CSCF I-CSCF là điểm giao tiếp giữa các thuê bao IMS trong vùng phục vụ của cùng một nhà khai thác mạng, hoặc với các thuê bao thuộc các nhà khai thác mạng khác. Trong một mạng có thể có nhiều I-CSCF. I-CSCF được xem như một SIP Proxy và đặt ở đường biên của mạng IMS, I-CSCF có bốn chức năng chính là: Liên lạc với HSS để biết thông tin của chặng tiếp theo khi nhận được yêu cầu từ UE. Xác định S-CSCF cho UE khi nhận thông tin về UE từ HSS, sự xác định S-CSCF thực hiện khi UE đăng ký hoặc xóa đăng ký. Định tuyến yêu cầu SIP nhận được từ mạng khác tới S-CSCF hoặc một server ứng dụng. Cung cấp chức năng ẩn cấu hình mạng (THIG): nhà khai thác có thể sử dụng chức năng cổng liên mạng ẩn cấu hình trong I-CSCF hoặc kĩ thuật khác để ẩn cấu hình, khả năng và cấu trúc của mạng khỏi các mạng ngoài. Nếu nhà khai thác muốn ẩn cấu hình thì nhà khai thác phải đặt chức năng ẩn cấu hình mạng trên đường định tuyến khi nhận hoặc gởi yêu cầu hay đáp ứng từ một mạng IMS khác. THIG thực hiện việc mã hóa và giải mã tất cả các header liên quan đến thông tin về cấu trúc của nhà khai thác mạng IMS. Khi một mạng thực hiện việc ẩn cấu hình mạng thì việc liên lạc với mạng khác phải thông qua I-CSCF. S-CSCF S-CSCF là thành phần quan trọng của IMS vì nó chịu trách nhiệm thực hiện quá trình đăng ký, quyết định định tuyến, duy trì tình trạng phiên và lưu trữ hồ sơ thông tin về dịch vụ cho người dùng. S-CSCF thực hiện dịch vụ điều khiển phiên cho UE. S-CSCF thực hiện các chức năng như sau: Đăng kí S-CSCF có thể xử lí như một SIP Registrar server, S-CSCF tiếp nhận yêu cầu đăng kí và thiết lập thông tin khả dụng của UE khi truy vấn HSS. Khi UE thực hiện đăng ký thì yêu cầu của nó được định tuyến tới S-CSCF, lúc đó S-CSCF dựa trên thông tin chứng thực từ HSS để đưa ra những yêu cầu để kiểm tra I-CSCF. Sau khi nhận đươc đáp ứng và kiểm tra lại, S-CSCF chấp nhận sự đăng ký và bắt đầu phục vụ cho phiên đăng ký này. Sau thủ tục này thông tin UE được khởi tạo và nhận các dịch vụ IMS. Phân phối các dịch vụ cho UE và tham gia vào quá trình tính phí Hồ sơ về dịch vụ của UE được HSS đưa xuống S-CSCF khi UE đăng ký vào mạng IMS. S-CSCF sử dụng thông tin này để phân phối dịch vụ phù hợp cho UE khi có yêu cầu. Hơn nữa, S-CSCF cần phải áp dụng các loại chính sách truyền dẫn trong hồ sơ dịch vụ của UE, ví dụ như UE này chỉ sử dụng thoại và mà không sử dụng video,… Định tuyến S-CSCF có thể xử lí như một Proxy Server, nó tiếp nhận các yêu cầu và đáp ứng ngay lập tức nếu bên tiếp nhận yêu cầu ở cùng mạng nhà khai thác với bên gởi yêu cầu hoặc gửi chúng đi nếu bên tiếp nhận yêu cầu kết nối thuộc hệ thống mạng khác. Khi S-CSCF nhận yêu cầu của UE khởi tạo thông qua P-CSCF thì nó phải quyết định những AS phù hợp cho UE. Sau khi tương tác với AS thì S-CSCF tiếp tục xử lý phiên kết nối của UE trong mạng IMS hoặc tới mạng khác. Hơn nữa, nếu UE sử dụng MSISDN làm địa chỉ cho cuộc gọi thì S-CSCF sẽ chuyển đổi số MSISDN thành địa chỉ SIP rồi sau đó mới chuyển tiếp các yêu cầu của UE. S-CSCF có thể xử lí như một UA Nó có thể khởi tạo yêu cầu hoặc kết thúc phiên mà không phụ thuộc vào phiên giao dịch SIP. Bên cạnh đó, nó còn cung cấp các thông tin liên quan cho các điểm đầu cuối (như thông báo tính phí, kiểu chuông, …) Hình 2.3: Mô tả vai trò định tuyến của S-CSCF Chức năng đa phương tiện MRF MRF được phân thành bộ điều khiển chức năng tài nguyên đa phương tiện MRFC và bộ xử lí chức năng tài nguyên đa phương tiện MRFP. MRFC là khối trực tiếp giao tiếp với AS qua giao thức SIP và với S-CSCF qua giao thức MEGACO/H.248. MRFP nhận thông tin điều khiển từ MRFC và giao tiếp với các thành phần của mạng truyền dẫn. MRF có vai trò quan trọng trong hội nghị đa điểm để phân bố tài nguyên hợp lý. MRFC nhận báo hiệu điều khiển cuộc gọi qua giao thức SIP. MRFC cần thiết cho việc hỗ trợ những dịch vụ, như hội nghị, những thông báo tới người dùng hoặc chuyển mã kênh mang. MRFC chuyển báo hiệu SIP nhận được từ S-CSCF qua điểm tham chiếu Mr và sử dụng những chỉ dẫn MEGACO/H.248 để điều khiển MRFP. MRFC có thể gửi thông tin thanh toán tới CCF và OCS. MRFP cung cấp những tài nguyên mặt phẳng người dùng được yêu cầu và chỉ dẫn bởi MRFC. MRFP thực hiện những chức năng liên quan đến media như phát và trộn media, thích ứng nội dung dịch vụ, chuyển đổi định dạng nội dung,… Hình 2.4: Chức năng điều khiển thông tin đa phương tiện MRF Điểm tham chiếu (giao diện) Hình 2.5: Vị trí các điểm tham chiếu trong IMS 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 lượng các thuật toán bảo mật với P-CSCF. Trong suốt quá trình này, cả UE và mạng sẽ trao đổi các thông số phục vụ cho việc chứng thực, mã hóa và nén dữ liệu. Thông qua giao diện này, UE sẽ được nhà khai thác mạng cung cấp những thông tin về yêu cầu đăng ký lại hoặc hủy đăng ký. Thủ tục điều khiển phiên: chuyển tiếp các bản tin điều khiển phiên giữa các UE. Thủ tục giao dịch: Gm được dùng để gởi những yêu cầu độc lập và nhận những đáp ứng độc lập. Điểm tham chiếu Go Nhà khai thác mạng mong muốn có sự phù hợp giữa những yêu cầu về QoS, địa chỉ nguồn và đích với mức dịch vụ đã đăng ký. Khi đó, cần có sự giao tiếp giữa mạng IMS và mạng GPRS. Điểm tham chiếu Go được tạo ra với mục đích này. Sau đó, chức năng phục vụ cho việc tính phí được thêm vào. Giao thức được dùng cho việc này là COPS. Thủ tục qua Go có thể chia thành 2 thủ tục chính: Thủ tục cấp quyền truyền thông: người sử dụng dùng giao diện này để yêu cầu kích hoạt thành phần sóng mang. Yêu cầu này có thể chấp nhận nếu đáp ứng được các chính sách của nhà khai thác mạng đưa ra. Thủ tục tính phí: thông qua điểm tham chiếu Go, mạng IMS có thể chuyển thông số ICID dùng cho việc tính phí đến người dung GPRS. Tương tự như vậy, mạng GPRS cũng có thể chuyển những thông tin chứng thực việc tính phí đến mạng IMS. Điểm tham chiếu Mw Mw là điểm tham chiếu giữa P-CSCF, I-CSCF và S-CSCF. Bản tin SIP sẽ được truyền qua giao diện này giữa các thành phần CSCF với nhau. Thủ tục qua giao diện Mw có thể chia thành 3 thủ tục chính: Thủ tục đăng ký Trong thủ tục này, P-CSCF sử dụng điểm tham chiếu Mw để chuyển tiếp yêu cầu đăng ký từ UE đến I-CSCF. Sau đó, I-CSCF sử dụng giao diện này để gởi tiếp bản tin đó đến S-CSCF. Cuối cùng, bản tin đáp ứng được trả về cho UE cũng qua giao diện này. Thủ tục điều khiển phiên Chứa các thiết lập của cả bên gọi và bên bị gọi. Đối với thiết lập bên gọi, điểm tham chiếu Mw được dùng để chuyển yêu cầu từ P-CSCF đến S-CSCF và có thể từ S-CSCF đến I-CSCF trong trường hợp thuê bao bị gọi. Đối với thiết lập bên bị gọi, bản tin yêu cầu được gởi từ I-CSCF đến S-CSCF và từ S-CSCF đến P-CSCF. Giao diện này còn sử dụng trong trường hợp mạng thực hiện việc kết thúc phiên, ví dụ như: khi P-CSCF tiến hành việc kết thúc phiên khi nhận được thông báo chỉ dẫn của PDF là mất thành phần sóng mang. Hơn nữa, thông tin về tính phí cũng được chuyển qua giao diện này. Thủ tục giao dịch Dùng để chuyển các bản tin yêu cầu độc lập như Message và nhận tất cả đáp ứng như 200 OK, … Sự khác biệt giữa thủ tục điều khiển phiên và thủ tục giao dịch là một hộp thoại ghi nhận sự kiện không được tạo ra. Điểm tham chiếu Mp Khi MRFC điều khiển dòng thông tin phương tiện như kết nối cho một hội nghị truyền thông hoặc dừng việc truyền thông với MRFP thì nó sẽ sử dụng điểm tham chiếu Mp. Điểm tham chiếu này hoạt động dựa trên giao thức H.248. 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 thông bao đến đầu cuối,… Điểm tham chiếu Dx Khi có nhiều địa chỉ HSS được triển khai trong mạng IMS, cả I-CSCF và S-CSCF đều không thể biết HSS nào cần tiếp xúc. Do đó, I-CSCF và S-CSCF cần liên hệ với SLF trước. Điểm tham chiếu Dx ra đời phục vụ mục đích này. Điểm tham chiếu Dx luôn kết hợp hoạt động với điểm tham chiếu Cx. Giao thức cơ bản hoạt động trên điểm tham chiếu này là Diameter. Nhiệm vụ của nó là thực thi các định tuyến nhận được từ Diameter Redirect Agent. Để nhận được đia chỉ của HSS, I-CSCF hoặc S-CSCF gởi yêu cầu Cx đến SLF qua điểm tham chiếu Dx. Khi đã nhận được địa chỉ của HSS, I-CSCF hoặc S-CSCF sẽ gởi yêu cầu Cx đến HSS. Điểm tham chiếu Cx Thông tin về thuê bao và dịch vụ được lưu trữ thường trú trong HSS. Vì thế, I-CSCF và S-CSCF sẽ phải tiếp xúc với HSS khi có người dùng đăng ký hoặc sử dụng dịch vụ. Điểm tham chiếu Cx ra đời để đáp ứng mục đích này. Cx là điểm tham chiếu giữa HSS và CSCF và hoạt động dựa trên giao thức Diameter. Thủ tục trên điểm tham chiếu Cx có thể chia ra 3 thủ tục chính: Quản lý vị trí, kiểm soát dữ liệu người dùng và chứng thực người dùng. Điểm tham chiếu ISC ISC là điểm tham chiếu giữa I-CSCF, S-CSCF và AS dùng để truyền bản tin điều khiển của giao thức SIP. Thủ tục qua giao diện này có thể chia ra làm hai thủ tục chính: Thủ tục định tuyến các bản tin yêu cầu thiết lập SIP: Khi S-CSCF nhận được các yêu cầu thiết lập, nó sẽ phân tích yêu cầu này. Tùy thuộc vào kết quả phân tích mà S-CSCF sẽ định tuyến các bản tin đến AS xử lý. Thủ tục AS khởi tạo yêu cầu thiết lập phiên SIP. LỚP TRUYỀN TẢI UE Là thiết bị đầu cuối thực hiện các yêu cầu dịch vụ. Người dùng sử dụng các thiết bị này để giao tiếp với mạng và thực hiện các dịch vụ. Ở trạng thái bình thường, UE chứa thông tin về: địa chỉ của P-CSCF, tên miền mạng nhà (Home Network), thuật toán mã hóa, bảo mật, khóa nhận dạng thuê bao. Chúng ta sẽ tìm hiểu về khóa nhận dạng người dùng bao gồm: khóa nhận dạng người dùng chung và khóa nhận dạng người dùng riêng. Khóa nhận dạng người dùng riêng Mỗi người dùng trong phân hệ IMS đều có một khóa nhận dạng người dùng riêng. Khóa này được cung cấp bởi nhà điều hành mạng (khóa này giống như IMSI trong mạng GSM), được sử dụng trong thủ tục đăng ký, chứng thực, quản lý thuê bao và tính cước. Khóa nhận dạng người dùng riêng có những đặc tính sau: Không được sử dụng để định tuyến các bản tin SIP. Khóa nhận dạng người dùng riêng chứa các thông tin phục vụ cho việc đăng ký người dùng vào IMS Home Network (bao gồm cả đăng ký lại và xóa đăng ký). Khóa nhận dạng người dùng riêng được chứa trong ISIM và HSS. Là mã nhận dạng toàn cầu duy nhất và cố định ứng với UE. Do đó, khóa này dùng để xác định UE, không phải xác định thuê bao. Khóa nhận dạng người dùng chung Mỗi người dùng trong phân hệ IMS có thể có một hoặc nhiều khóa nhận dạng người dùng chung. Khóa này được người dùng sử dụng khi truyền thông với các người dùng khác. Khóa này được công khai và có thể trao đổi với người dùng khác thông qua danh bạ, trang web hoặc business card. Trong giai đoạn đầu triển khai IMS, vẫn còn tồn tại những mạng khác nhau như PSTN/ISDN, GSM, Internet,…. Do đó, người dùng IMS phải truyền thông được với người dùng ở các mạng này. Để đáp ứng nhu cầu này, mỗi người dùng IMS sẽ có thêm một số viễn thông, ví dụ: +840975975975 để liên lạc với miền CS và có địa chỉ URL để giao tiếp với người dùng Internet, ví dụ: abc@cdf. zyz. Khóa nhận dạng người dùng chung có các đặc điểm sau: Khóa này có thể được tạo nên từ số điện thoại hoặc tên miền trên internet, do nhà khai thác mạng qui định. Khóa này có thể được sử dụng như SIP URL, được định nghĩa trong IETF RFC 3261 và IETF RFC 2396. Một ISIM lưu trữ ít nhất một khóa nhận dạng người dùng chung. Khóa này không được sử dụng trong quá trình chứng thực thuê bao. Khóa nhận dạng người dùng chung phải được đăng ký trước khi khởi tạo phiên IMS và những phiên không liên quan thủ tục như bản tin: MESSAGE, SUBSCRIBE, NOTIFY, …. Có thể đăng ký nhiều khóa nhận dạng người dùng chung trong cùng một yêu cầu đăng ký từ UE. Để đăng ký khóa nhận dạng người dùng chung của một người dùng, ta phải mất một khoảng thời gian. Do đó, nếu người dùng có 4 khóa nhận dạng người dùng chung thì phải mất khoảng thời gian nhiều hơn 4 lần. Để khắc phục điều này, tổ chức 3GPP đã phát triển phương pháp đăng ký nhiều khóa nhận dạng người dùng chung trong cùng một yêu cầu đăng ký gọi là đăng ký ẩn. Để thực hiện đăng ký ẩn, UE gởi bản tin SUBSCRIBE yêu cầu đăng ký ẩn đến S-CSCF. Khi S-CSCF nhận được bản tin này, nó sẽ đáp ứng lại bằng bản tin NOTIFY chấp nhận đăng ký ẩn. Giao tiếp với mạng PSTN BGCF Chức năng điều khiển cổng chuyển mạng (BGCF) có nhiệm vụ lựa chọn mạng PSTN hoặc mạng chuyển mạch kênh (CSN) mà lưu lượng trong IMS sẽ được định tuyến sang. Nếu BGCF xác định được rằng lưu lượng chuyển mạng đó sẽ tới mạng PSTN hay CSN nằm trong cùng mạng với BGCF thì nó sẽ lựa chọn một MGCF để đáp ứng cho liên mạng với PSTN hay CSN. Nếu lưu lượng cần truyền tới một mạng không nằm cùng mạng với BGCF thì BGCF sẽ gửi báo hiệu phiên này tới BGCF đang quản lý mạng đích đó. BGCF thực hiện các chức năng như sau: Lựa chọn mạng đang tương tác với PSTN hay CS CN. Nếu như sự tương tác ở trong một mạng khác thì BGCF sẽ gửi báo hiệu SIP tới BGCF của mạng đó. Nếu như sự tương tác nằm trong một mạng khác và nhà khai thác yêu cầu ẩn cấu hình mạng đó thì BGCF gửi báo hiệu SIP thông qua một I-CSCF (THIG) về phía BGCF của mạng đó. 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. 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 kênh đa phương tiện. Nó thực hiện chuyển đổi giao thức và ánh xạ SIP thành ISUP hoặc BICC. Ngoài ra, MGCF còn điều khiển nguồn tài nguyên trong MGW. Giao thức sử dụng giữa MGCF và MGW là H.248. IMS-MGW IMS-MGW cung cấp mặt phẳng liên kết cho người dùng IMS và CS CN. Nó xác định kênh truyền từ CS CN và dòng truyền dẫn từ mạng, thực hiện việc chuyển đổi giữa những đầu cuối và thực hiện giải mã và xử lý tín hiệu cho mặt phẳng người dùng khi cần thiết. Hơn nữa, IMS-MGW còn có chức năng cung cấp âm chuông và những thông báo cho người dùng CS. Tương tự, tất cả các cuộc gọi từ CS vào mạng IMS đều được đưa đến MGCF, nó thực hiện việc chuyển đổi giao thức cần thiết và gởi những yêu cầu SIP đến I-CSCF dung cho việc thiết lập phiên. Trong cùng thời điểm đó MGCF kết nối với IMS-MGW để dành sẵn nguồn tài nguyên cần thiết ở mặt phẳng người dùng. Hình 2.6: Quá trình thiết lập cuộc gọi từ mạng IMS ra mạng CS CN và ngược lại Giao tiếp với mạng GSM/GPRS 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 hai chức năng chính: quản lý di động và quản lý phiên. Quản lý di động sẽ quản lý vị trí và trạng thái của UE, chứng thực cả người dùng lẫn UE. Quản lý phiên cho phép và điều khiển kết nối. Khối này cũng được sử dụng trong mạng 3G. Chức năng xử lý lưu lượng là một phần của chức năng điều khiển phiên. SGSN hoạt động như một Gateway cho những luồng lưu lượng của người dùng truy cập vào mạng. GGSN Khối chức năng này cung cấp khả năng tương tác với những mạng PS khác nhau như mạng IMS hoặc Internet. Nó chuyển đổi những gói GPRS đến từ SGSN thành định dạng PDP tương ứng và gửi chúng ra ngoài trên mạng ở ngoài tương ứng. Trong hướng ngược lại, địa chỉ PDP của gói dữ liệu đến được chuyển đổi thành địa chỉ IMS của người dùng đích. GGSN chứa địa chỉ SGSN hiện tại và hồ sơ thông tin của những người dùng đăng ký vào thanh ghi định vị của nó. GGSN có khả năng tập trung thông tin tính cước cho các mục đích thanh toán. Nói chung, có mối quan hệ nhiều - nhiều giữa SGSN và GGSN: Một GGSN giao tiếp với một mạng ngoài cần một vài SGSN; một SGSN có thể định tuyến nhiều gói tới nhiều GGSN khác nhau. Giao tiếp với mạng IP NASS NASS là thành phần chỉ sử dụng cho các mạng truy nhập hữu tuyến, với nhiệm vụ cung cấp kết nối đến người dùng trong mạng truy nhập. NASS có các chức năng chính sau: Cung cấp một cách linh hoạt địa chỉ IP cũng như các thông số cấu hình khác cho UE (sử dụng DHCP). Xác nhận, chứng thực người dùng trước và trong suốt quá trình cấp phát IP. Cấp phép cho mạng truy nhập dựa trên hồ sơ người dùng mạng Quản lý vị trí người dùng Hỗ trợ quá trình di động và roaming của người dùng. RACS Chức năng điều khiển tài nguyên và chấp nhận kết nối RACS bao gồm 2 chức năng chính là: chức năng quyết định chính sách dịch vụ (S-PDF) và chức năng điều khiển chấp nhận kết nối và tài nguyên truy nhập (A-RACF). Chức năng quyết định chính sách dịch vụ S-PDF: dưới yêu cầu của các ứng dụng, sẽ tạo ra các quyết định về chính sách bằng việc sử dụng các luật chính sách và chuyển những quyết định này tới A-RACF. S-DPF cung cấp một cách nhìn trừu tượng về các chức năng truyền tải với nội dung hay các dịch vụ ứng dụng. Bằng cách sử dụng S-DPF, việc xử lý tài nguyên sẽ trở nên độc lập với việc xử lý dịch vụ. Chức năng điều khiển chấp nhận kết nối và tài nguyên truy nhập A-RACF: nhận các yêu cầu về tài nguyên QoS từ S-PDF. A-RACF sẽ sử dụng thông tin QoS nhận được từ S-PDF để quyết định chấp nhận hay không chấp nhận kết nối. A-RACF cũng thực hiện chức năng đặt trước tài nguyên và điều khiển các thực thể NAT hoặc Firewall. CHƯƠNG 3: MỘT SỐ THỦ TỤC TRONG MẠNG IMS Chương này mô tả quá trình đăng ký đến thiết lập phiên để sử dụng dịch vụ của một UE. Quá trình này sẽ liên quan đến nhiều thực thể trong IMS [2]. Mục đích chương này không nhằm thể hiện chính xác những điều xảy ra trong thực tế mà chỉ giúp người đọc có cái nhìn tổng quan về vai trò của các khối trong hệ thống. Đầu tiên, UE phải thực hiện việc đăng kí với hệ thống mới có thể sử dụng được dịch vụ. Tùy thuộc vào trạng thái của UE mà S-CSCF sẽ phân phối phù hợp. THỦ TỤC LIÊN QUAN ĐẾN QUÁ TRÌNH ĐĂNG KÝ Thủ tục đăng ký Hình 3.1: Thủ tục đăng ký Các bước thực hiện: Bước 1: UE gửi bản tin REGISTER tới Proxy chứa thông tin đăng kí như: khóa nhận dạng người dùng chung, khóa nhận dạng người dùng riêng, tên miền Home Network, địa chỉ IP của người dùng. Bước 2: Khi nhận thông tin đăng ký, P-CSCF thực hiện kiểm tra tên miền Home Network để tìm thực thể mạng nhà và Proxy sẽ gửi luồng thông tin đăng ký tới I-CSCF gồm: địa chỉ hoặc tên của P-CSCF, khóa nhận dạng người dùng chung, khóa nhận dạng người dùng riêng, nhận dạng mạng của P-CSCF, địa chỉ IP của UE. Bước 3: I-CSCF sẽ gửi bản tin Cx-Query hoặc Cx-Select-Pull qua điểm tham chiếu Cx để truy vấn HSS về: khóa nhận dạng người dùng chung, khóa nhận dạng người dùng riêng, nhận dạng mạng của P-CSCF. Bước 4: HSS sẽ gửi Cx-Query Resp hoặc Cx-Select-Pull Resp cho I-CSCF Bước 5: I-CSCF gửi thông tin đăng ký lên S-CSCF kèm thêm thông tin đáp ứng từ HSS Bước 6: S-CSCF gửi Cx-Put hoặc Cx-Pull gồm: khóa nhận dạng người dùng chung, khóa nhận dạng người dùng riêng, tên S-CSCF đến HSS. Bước 7: HSS lưu trữ tên S-CSCF cho UE và gửi Cx-Put Resp hoặc Cx-Pull Resp chứa thông tin của UE đến S-CSCF Bước 8: Dựa trên bộ lọc tiêu chuẩn, S-CSCF sẽ gởi thông tin đăng kí tới mặt phẳng điều khiển dịch vụ và thực hiện bất cứ thủ tục điều khiển dịch vụ thích hợp nào. Bước 9: S-CSCF gửi bản tin chấp nhận 200 OK cho I-CSCF, nó chứa thông tin để UE tiếp xúc với mạng nhà Bước 10: I-CSCF gửi bản tin chấp nhận 200 OK cho P-CSCF, bản tin này chứa thông tin đê UE tiếp xúc với mạng nhà. Bước 11: P-CSCF gửi bản tin chấp nhận 200 OK cho UE Bảng 3.1: Tóm tắt trạng thái các khối trong thủ tục đăng ký Thực thể Trước đăng ký Trong lúc đăng ký Sau khi đăng ký UE Địa chỉ của P-CSCF, tên miền mạng nhà, khóa nhận dạng chung và khóa nhận dạng riêng địa chỉ của P-CSCF, tên miền mạng nhà, khóa nhận dạng chung và riêng, thông số bảo mật,… Địa chỉ của P-CSCF, tên miền mạng nhà, khóa nhận dạng chung và riêng, thông số bảo mật, thông tin định tuyến đến S-CSCF và có thể chứa thêm khóa nhận dạng người dùng chung ẩn cấu hình P-CSCF Địa chỉ UE, khóa nhận dạng chung và riêng đã được mã hóa, thông số bảo mật Địa chỉ S-CSCF, địa chỉ UE, khóa nhận dạng người dùng đã đăng ký, thông số bảo mật, địa chỉ khối CDF I-CSCF Địa chỉ HSS hoặc SLF Địa chỉ của HSS hoặc SLF, P-CSCF, S-CSCF Địa chỉ HSS hoặc SLF S-CSCF Địa chỉ HSS hoặc SLF Tên hoặc địa chỉ của HSS, thông tin của người dùng, tên hoặc IP của P-CSCF, địa chỉ IP của UE. Tên hoặc địa chỉ của HSS, thông tin người dùng, tên hoặc IP của P-CSCF, địa chỉ IP của UE. HSS Thông tin của người dùng, thông số để chọn S-CSCF Thông tin của người dùng, thông số chọn S-CSCF, thông số mạng khách nếu người dùng chuyển vùng Thông tin người dùng, thông số chọn S-CSCF, thông tin về những người dùng đã đăng ký, tên S-CSCF cho người dùng. Thủ tục đăng ký lại Đăng ký lại là một hoạt động định kì của UE nhằm cập nhật lại một sự đăng ký đã tồn tại hoặc cập nhật những thay đổi về trạng thái đăng ký của UE. Các bước trong quá trình đăng ký lại được thực hiện tương lúc đăng ký, nhưng vì có một S-CSCF đã được ấn định cho UE trong lúc đăng ký nên I-CSCF sẽ không gởi bản tin Cx-SELECT PULL yêu cầu S-CSCF. Thủ tục xóa đăng ký Thủ tục xóa đăng ký khởi tạo bởi UE Khi UE muốn xóa đăng ký khỏi mạng IMS thì UE phải thực hiện một thủ tục xóa đăng ký ở mức ứng dụng. Thủ tục này phải được thực hiện khi đã hết thời gian đăng ký. Các bước thực hiện thủ tục xóa đăng ký cũng giống như thủ thủ tục đăng ký với thời gian đăng ký là 0 giây. Hình 3.2: Thủ tục xóa đăng ký thực hiện bởi UE Các bước thực hiện như sau: Bước 1: UE gởi yêu cầu REGISTER mới với yêu cầu thời gian là 0 giây. Thông tin đăng ký được gởi đến P-CSCF bao gồm: khóa nhận dạng người dùng chung, nhận dạng người dùng riêng, tên miền Home network, địa chỉ IP của UE. Bước 2: P-CSCF kiểm tra tên miền mạng nhà, chuyển tiếp bản tin REGISTER đến I-CSCF với các thong tin: khóa nhận dạng thuê bao chung, nhận dạng thuê bao riêng, nhận dạng mạng Proxy, địa chỉ IP của UE. Bước 3: I-CSCF sẽ gửi luồng thông tin Cx-Query tới HSS có chứa: khóa nhận dạng thuê bao chung, nhận dạng thuê bao riêng, nhận dạng mạng P-CSCF. Bước 4: HSS sẽ xác định người dùng này hiện đã đăng kí chưa. HSS sẽ gửi Cx-Query Resp chứa tên S-CSCF tới I-CSCF. Bước 5: I-CSCF sử dụng tên của S-CSCF để xác định địa chỉ của S-CSCF. I-CSCF gởi bản tin REGISTER đến S-CSCF có nội dung gồm: tên hoặc địa chỉ P-CSCF, khóa nhận dạng chung, khóa nhận dạng riêng, địa chỉ IP của UE, I-CSCF trong trường hợp mạng muốn ẩn cấu hình. Bước 6: Dựa vào bộ lọc tiêu chuẩn, S-CSCF sẽ gửi thông tin xóa đăng kí tới mặt phẳng điều khiển dịch vụ và bất kì mặt phẳng nào chứa các thủ tục điều khiển dịch vụ cần thiết. Mặt phẳng điều khiển dịch vụ sẽ xóa tất cả các thông tin liên quan đến thuê bao này. Bước 7: Tùy thuộc vào nhà khai thác lựa chọn S-CSCF có thể gửi Cx-Put (chứa khóa nhận dạng người dùng chung, nhận dạng người dùng riêng, xóa tên S-CSCF) hoặc Cx-Put (gồm khóa nhận dạng người dùng chung, khóa nhận dạng người dùng riêng, giữ tên S-CSCF), với những thuê bao không được coi là đã đăng kí lâu ở S-CSCF. Sau đó HSS sẽ xóa bỏ hoặc giữ lại tên S-CSCF cho thuê bao đó theo yêu cầu. Trong cả hai trường hợp, trạng thái của nhận dạng thuê bao không được lưu trữ vì không được đăng kí ở HSS. Nếu như tên của S-CSCF được giữ lại thì HSS sẽ cho phép xóa bỏ sự phục vụ S-CSCF bất cứ lúc nào. Bước 8: HSS sẽ gửi đáp ứng Cx-Put Resp tới S-CSCF để báo nhận Cx-Put Bước 9: S-CSCF sẽ đáp ứng lại bằng bản tin 200 OK tới I-CSCF. S-CSCF sẽ xóa tất cả các thông tin của thuê bao sau khi gửi bản tin 200 OK Bước 10: I-CSCF sẽ gửi bản tin 200 OK tới P-CSCF. Bước 11: P-CSCF sẽ gửi bản tin 200 OK tới UE và thực hiện việc xóa thông tin liên quan đến thuê bao này. Thủ tục xóa đăng ký khởi tạo bởi nhà khai thác mạng Thủ tục xóa đăng ký thực hiện bởi nhà khai thác mạng thực hiện khi: Hết thời hạn đăng ký Bảo dưỡng mạng: không tương thích dữ liệu ở nút lỗi, mất SIM, kết thúc phiên không tốt như: pin UE yếu, thuê bao di chuyển quá nhanh, … Ngăn chặn đăng ký hai lần hoặc lưu trữ thông tin trái ngược nhau. Trường hợp này sẽ xảy ra lúc trao đổi các tham số chuyển vùng giữa hai nhà vận hành. Quản lí thuê bao: hợp đồng đã hết hạn, phát hiện sự gian lận, thay đổi dịch vụ mà S-CSCF đã chỉ định không có khả năng đáp ứng Thủ tục xóa đăng ký do bảo dưỡng mạng có thể thực hiện bởi HSS hoặc S-CSCF. Xóa đăng ký khi hết thời gian Hình 3.3: Thủ tục xóa đăng ký khi hết thời gian đăng ký Khi UE đăng ký thành công, có một bộ Timer được bật lên. Khi Timer này hết hạn, mà UE không thực hiện thủ tục xóa đăng ký thì thủ tục xóa đăng ký được tiến hành bởi nhà khai thác mạng. Các bước thực hiện như sau: Bước 1: P-CSCF cập nhật cơ sở dữ liệu bên trong của nó để xóa khóa nhận dạng thuê bao chung đã được đăng ký Bước 2: Dựa vào bộ lọc tiêu chuẩn, S-CSCF sẽ gửi thông tin xóa đăng kí tới mặt phẳng điều khiển dịch vụ và mặt phẳng này xóa các thông tin liên quan đến thuê bao này. Bước 3: Tùy thuộc vào nhà khai thác, S-CSCF có thể gửi là bản tin Cx-put ( gồm có khóa nhận dạng thuê bao chung, nhận dạng thuê bao riêng, xóa tên S-CSCF) hoặc Cx-Put (gồm nhận dạng thuê bao chung, nhận dạng thuê bao riêng, giữ tên S-CSCF) với thuê bao không đăng kí dài lâu ở S-CSCF. Sau đó HSS sẽ xóa hoặc giữ lại tên của S-CSCF cho thuê bao đó tùy theo yêu cầu. Trong cả hai truờng hợp đó, trạng thái nhận dạng thuê bao được lưu trữ như chưa được đăng kí ở HSS. Nếu như tên của S-CSCF được giữ lại thì HSS sẽ cho phép xóa sự phục vụ của S-CSCF bất cứ lúc nào. Bước 4: HSS sẽ gửi Cx-Put Resp tới S-CSCF để báo nhận sự gửi Cx-Put. Xóa đăng ký khởi tạo bởi HSS Các bước thực hiện: Bước 1: HSS khởi tạo xóa đăng kí, gửi một bản tin Cx-Deregister chứa lí do để xóa đăng kí. Bước 2: S-CSCF sẽ gửi thông tin xóa đăng kí tới mặt phẳng điều khiển dịch vụ. Bước 3: Chuyển tiếp bản tin De-register chứa lý do xóa đăng ký đến P-CSCF và P-CSCF cập nhật cơ sở dữ liệu bên trong nó để xóa UE. Bước 4: P-CSCF sẽ thông báo cho UE lý do xóa đăng ký trừ khi không kết nối được với UE Bước 5: P-CSCF gửi đáp ứng tới S-CSCF và cập nhật cơ sở dữ liệu bên trong của nó để xóa đăng kí của UE. Hình 3.4: Thủ tục xóa đăng ký khởi tạo bởi HSS Bước 6: Khi có thể, UE gửi một đáp ứng tới P-CSCF để báo nhận xóa đăng kí. Một UE không có khả năng giao tiếp hoặc nằm ngoài P-CSCF sẽ không thể trả lời cho yêu cầu xóa đăng kí. P-CSCF sẽ thực hiện xóa đăng ký trong bất kì trường hợp nào. Bước 7: S-CSCF đáp trả các thực thể đã khởi tạo xử lí. Xóa đăng ký khởi tạo bởi S-CSCF Các bước thực hiện như sau: Bước 1: S-CSCF nhận thông tin xóa đăng kí từ mặt phẳng điều khiển dịch vụ và thực hiện bất kì các thủ tục điều khiển dịch vụ hợp lí nào. Thông tin này có thể bao gồm cả lí do xóa đăng ký. Bước 2: S-CSCF gởi bản tin xóa đăng ký (Deregister) về phía P-CSCF và cập nhật cơ sở dữ liệu bên trong của nó để xóa đăng kí UE. Lí do xóa đăng ký cũng được truyền đi nếu có thể. Bước 3: P-CSCF sẽ thông báo cho UE lý do xóa đăng ký trừ khi không kết nối được với UE Bước 4: P-CSCF gửi đáp ứng tới S-CSCF và cập nhật cơ sở dữ liệu bên trong của nó để xóa đăng ký của UE. Bước 5: Khi có thể, UE gửi một đáp ứng tới P-CSCF để báo nhận xóa đăng kí. Một UE không có khả năng giao tiếp hoặc nằm ngoài P-CSCF sẽ không thể trả lời cho yêu cầu xóa đăng kí. P-CSCF sẽ thực hiện xóa đăng kí trong bất kì trường hợp Bước 6: Tùy thuộc vào nhà khai thác, S-CSCF có thể gửi là bản tin Cx-put (gồm khóa nhận dạng thuê bao chung, nhận dạng thuê bao riêng, xóa tên S-CSCF) hoặc Cx-Put (chứa khóa nhận dạng thuê bao chung, nhận dạng thuê bao riêng, giữ tên S-CSCF) với thuê bao không đăng kí dài lâu ở S-CSCF. Sau đó HSS sẽ xóa hoặc giữ lại tên của S-CSCF cho thuê bao đó tùy theo yêu cầu. Trong cả hai truờng hợp đó, trạng thái nhận dạng thuê bao được lưu trữ như chưa được đăng kí ở HSS. Nếu như tên của S-CSCF được giữ lại thì HSS sẽ cho phép xóa sự phục vụ của S-CSCF bất cứ lúc nào. Bước 7: HSS sẽ gửi Cx-Put Resp tới S-CSCF để báo nhận sự gửi Cx-Put. Hình 3.5: Thủ tục xóa đăng ký thực hiện bởi S-CSCF THỦ TỤC THIẾT LẬP PHIÊN Thủ tục thiết lập phiên giữa thuê bao thuộc hai mạng IMS Khi một thuê bao IMS (UE#1) cần thiết lập phiên đến một thuê bao IMS khác (UE#2) thì quá trình thiết lập phiên được thực hiện như sau: Bước 1: Sau khi biết được địa chỉ của P-CSCF#1, UE#1 gởi bản tin INVITE đến P-CSCF Bước 2: P-CSCF#1 kiểm tra các thông số truyền thông. Nếu các thông số không phù hợp với chính sách mạng IMS đưa ra, P-CSCF#1 sẽ loại bỏ việc khởi tạo phiên. Bước 3: P-CSCF#1 chuyển tiếp bản tin INVITE đến S-CSCF#1 mà UE#1 đã biết khi đăng ký. Bước 4: S-CSCF#1 có thể truy cập AS để kiểm tra và đáp ứng yêu cầu về dịch vụ cho UE Bước 5: S-CSCF chuyển tiếp bản tin đến I-CSCF#2 Bước 6: I-CSCF#2 truy vấn HSS để tìm địa chỉ của S-CSCF#2 ứng với UE#2 Bước 7: I-CSCF#2 chuyển tiếp bản tin INVITE đến S-CSCF#2 Bước 8: S-CSCF có thể truy cập AS để kiểm tra và đáp ứng các dịch vụ mà bản tin INVITE yêu cầu Bước 9: S-CSCF chuyển bản tin INVITE đến P-CSCF#2 theo địa chỉ đã thiết lập khi UE#2 đăng ký Bước 10: P-CSCF#2 sẽ kiểm tra các thông số trong bản tin INVITE. Nếu những thông số không phù hợp với chính sách đặt ra thì sẽ từ chối thiết lập phiên Bước 11: P-CSCF#2 chuyển bản tin INVITE đến UE#2 Bước 12-17: Tín hiệu chuông được chuyển từ UE#2 đến UE#1 Bước 18: Thiết lập các thông số dự trữ tài nguyên Bước 19: UE#2 chấp nhận thiết lập phiên bằng cách gởi bản tin 200 OK đến P-CSCF#2 Bước 20: Tùy thuộc vào chính sách của nhà khai thác dịch vụ mà P-CSCF#2 sẽ cho phép tài nguyên cần thiết Bước 21-24: Bản tin 200 OK được chuyển về UE#1 Bước 25: Tùy thuộc vào chính sách của nhà khai thác dịch vụ mà P-CSCF#1 sẽ cho phép tài nguyên cần thiết Bước 26: Bản tin 200 OK được gởi từ P-CSCF đến UE#1 Bước 27-31: Bản tin ACK được gởi từ UE#1 đến UE#2 để xác nhận thiết lập phiên Bước 32: Cuộc gọi được thiết lập, luồng thông tin đa phương tiện truyền giữa UE#1 và UE#2 Hình 3.6: Thủ tục thiết lập phiên giữa thuê bao thuộc hai mạng IMS Thủ tục thiết lập phiên giữa thuê bao thuộc mạng IMS và mạng PSTN Bước 1: UE gởi bản tin INVITE đến P-CSCF để khởi tạo phiên, sau đó P-CSCF dựa vào tên S-CSCF đã được gán cho UE trong bản tin mà sẽ chuyển tiếp bản tin đến S-CSCF tương ứng. Bước 2: S-CSCF thực hiện bất kì một logic điều khiển dịch vụ nào phù hợp để thiết lập phiên. Bước 3: S-CSCF thực hiện phân tích địa chỉ đích để xác định được rằng thuê bao đích thuộc PSTN và phải chuyển yêu cầu tới BGCF. Bước 4: BGCF xác định MGCF ở cùng mạng, vì vậy cần phải lựa chọn một MGCF phù hợp. Yêu cầu INVITE được chuyển tới MGCF. Thông tin kết cuối PSTN được chuyển đi sau. Bước 5-7: Các khả năng truyền thông của thuê bao đích được phản hồi theo tuyến báo hiệu như trả lời SDP, như các thủ tục kết cuối PSTN. Bước 8: Người khởi tạo quyết định đưa ra các phương tiện truyền thông và chuyển tiếp thông tin này tới S-CSCF bằng các thủ tục khởi tạo. Bước 9-10: S-CSCF chuyển tiếp SDP đã được đưa ra tới các điểm đầu cuối phía kết cuối như các thủ tục kết cuối PSTN thông qua phiên đã thiết lập. Bước 11-13: Các điểm đầu cuối phía kết cuối trả lời SDP đã đưa ra và bản tin thông báo này được chuyển qua phiên đã thiết lập tới các điểm đầu cuối phía khởi tạo. Bước 14-16: Khi điểm đầu cuối phía khởi tạo hoàn thành thủ tục đặt trước tài nguyên, nó sẽ gửi thông báo đặt trước tài nguyên thành công tới S-CSCF bằng các thủ tục khởi tạo và được chuyển tới điểm đầu cuối phía kết cuối thông qua tuyến phiên. Bước 17-19: Điểm đầu cuối phía kết cuối bao nhận kết quả và thông báo này được chuyển tới điểm đầu cuối phía khởi tạo thông qua tuyến phiên. Bước 20-21: Điểm đầu cuối phía kết cuối phát ra bản tin báo hiệu chuông và chuyển tiếp nó tới BGCF, sau đó BGCF chuyển tiếp bản tin tới S-CSCF. Bước 22: S-CSCF chuyển tiếp bản tin báo hiệu chuông đó tới người khởi tạo bằng các thủ tục khởi tạo. Bước 23: Khi người dùng đích trả lời, các kết quả của thủ tục kết cuối được chứa trong đáp ứng SIP 200 OK tới BGCF. Bước 24-25: BGCF chuyển thông tin này tới S-CSCF và sau đó nó được chuyển tiếp tới điểm đầu cuối phía khởi tạo. Bước 26: Bản tin 200 OK được đáp trả lại điển đầu cuối khởi tạo bằng các thủ tục khởi tạo từ điểm đầu cuối kết cuối. Bước 27: Điểm đầu cuối phía khởi tạo gửi báo nhận cuối cùng tới S-CSCF bằng các thủ tục khởi tạo. Hình 3.7: Các bước thiết lập cuộc gọi giữa UE (IMS) và UE (PSTN) CHƯƠNG 4: CÁC GIAO THỨC CHÍNH SỬ DỤNG TRONG PHÂN HỆ IMS Chương này trình bày nội dung các giao thức dùng trong báo hiệu IMS, bao gồm giao thức SIP, Diameter, COPS, MEGACO/H.248. Theo đó là các khái niệm, thành phần và hoạt động của từng giao thức trong phân hệ IMS. Trong đó, SIP và Diameter là hai giao thức dựa trên khuôn dạng text, đóng vai trò quan trọng nhất trong lớp điều khiển của NGN [1]. GIAO THỨC SIP Tổng quan về giao thức SIP SIP là giao thức khởi tạo phiên, dùng để thiết lập, sửa đổi và kết thúc các cuộc gọi điện thoại VoIP. SIP được phát triển bởi IETF và ban hành trong tài liệu RFC 3261 vào tháng 5 năm 2003. SIP có thể sử dụng cho rất nhiều các dịch vụ khác nhau trong mạng IP như dịch vụ tin nhắn, thoại, hội nghị thoại, hội nghị truyền hình, email, dạy học từ xa, quảng bá, … SIP sử dụng khuôn dạng text, một khuôn dạng thường gặp trong mạng IP. Nó kế thừa các các nguyên lý và khái niệm của các giao thức Internet như HTTP và SMTP. Nó được định nghĩa như một giao thức client-server, trong đó các yêu cầu được phía client đưa ra và các đáp ứng được server trả lời. SIP sử dụng một số kiểu bản tin và các trường header của HTTP, xác định nội dung luồng thông tin theo header. Cấu trúc SIP Server Là một chương trình ứng dụng chấp nhận các bản tin yêu cầu từ Client để phục vụ các yêu cầu này và gửi trả các đáp ứng cho các yêu cầu đó. Ta có các loại server sau: Hình 4.1: Cấu trúc SIP Proxy Server: là phần mềm trung gian, hoạt động như là Server, vừa là Client cho các mục đích tạo các yêu cầu thay mặt cho các Client khác. Các yêu cầu được xử lý bên trong hoặc chuyển chúng đến Server khác có chức năng định tuyến. Trong IMS, khối P-CSCF đóng vai trò là Proxy Server nhằm chuyển các yêu cầu của UE đến thực thể thích hợp. Redirect Server: là một Server chấp nhận một yêu cầu SIP, ánh xạ địa chỉ trong yêu cầu thành địa chỉ mới và trả lại địa chỉ này trở lại Proxy Server. Registrar Server: là máy chủ chấp nhận yêu cầu đăng kí. Một Registrar Server được xếp đặt với một Proxy Server hoặc một Server gởi lại và có thể đưa ra các dịch vụ định vị. Registrar Server dùng để đăng kí các đối tượng SIP trong miền SIP và cập nhật lại vị trí hiện tại của chúng. Location Server: Cung cấp chức năng phân giải tên cho SIP Proxy hoặc Redirect Server. Sever này có thuật toán để phân giải tên. Các cơ chế này bao gồm một database của nhà đăng ký hoặc truy nhập đến những công cụ phân giải tên được sử dụng phỗ biến như whois, LDAP, hoặc các hệ thống hoạt động độc lập khác. Registrar server có thể là một thành phần con của location server; registrar server chịu trách nhiệm một phần trong việc populating database mà được liên kết với Location Server. Trong IMS, HSS đóng vai trò như một Registrar Server chứa cơ sở dữ liệu về thuê bao và dịch vụ thuê bao đã đăng ký. S-CSCF chính là Location Server, đảm nhiệm phụ vụ cho một nhóm thuê bao trong mạng đó hoặc chuyển vùng sang mạng IMS. I-CSCF thực hiện chức năng như một Redirect Server, giao tiếp với S-CSCF của mạng khác khi UE sử dụng dịch vụ liên mạng. Client Client trong giao thức SIP chính là UE, là các thiết bị mà người dùng sử dụng để khởi tạo yêu cầu SIP đến các Server. Thiết bị này có thể là Hardphone hay Softphone. Hardphone là các thiết bị phần cứng hỗ trợ chuẩn SIP như điện thoại IP. Softphone là phần mềm hỗ trợ chuẩn SIP như Express Talk, Sidefisk,… hay hỗ trợ cả IMS như: Mercuro IMS Client, UCT Client, OpenIC_Lite,. . . Bản tin SIP SIP sử dụng các bản tin để khởi tạo, hiệu chỉnh và kết thúc phiên giữa các người dùng. Bảng 4.1: Bản tin yêu cầu SIP Bản tin Ý nghĩa INVITE Khởi tạo một phiên ACK Khẳng định rằng client đã nhận được bản tin đáp ứng cho bản tin INVITE BYE Yêu cầu kết thúc phiên CANCEL Yêu cầu kết thúc phiên Register Đầu cuối SIP đăng ký với Register server OPTIONS Đầu cuối SIP đăng ký với Register server INFO Sử dụng để tải các thông tin Bảng 4.2: Bản tin đáp ứng SIP Bản tin Ý nghĩa 1xx Các bản tin chung 2xx Thành công 3xx Chuyển địa chỉ 4xx Yêu cầu không được đáp ứng 5xx Sự cố Server 6xx Sự cố toàn mạng GIAO THỨC DIAMETER Tổng quan về giao thức Diameter Ban đầu, con người muốn truy cập vào internet đến một Server cụ thể nào đó, người đó phải cung cấp thông tin về user name và password. Trong hầu hết các trường hợp, thông tin về user name và password không được lưu ở máy chủ đáp ứng truy cập mà được lưu ở một nơi khác, có thể là Lightweight Directory Access Protocol. Do đó nảy sinh vấn đề cần một giao thức truyền thông đáng tin cậy để trao đổi thông tin giữa máy chủ truy cập và máy lưu thông tin về user name và password. Vì thế, vào 1995 RADIUS ra đời, được dùng để chứng thực, quản lý quyền truy cập dịch vụ, thông tin tài khoản người dùng. Khi công nghệ di động ngày càng phát triển thì RADIUS không đáp ứng được yêu cầu về QoS và không hỗ trợ chuyển vùng. Điều này là một trở ngại lớn trong sự phát triển dịch vụ. Một yêu cầu đặt ra là tìm ra một công nghệ mới không chỉ đáp ứng được tính năng của RADIUS mà còn khắc phục được những nhược điểm của giao thức này. Đến 1996, IETF chuẩn hóa Diameter trong RFC 3588. Giao thức này thỏa mãn các yêu cầu đặt ra ở trên. Hình 4.2: Giao thức Diameter Giao thức Diameter chia ra 2 phần: Diameter Base Protocol và Diameter Application. Diameter Base Protocol cần thiết cho việc phân phối các đơn vị dữ liệu, khả năng thương lượng, kiểm soát lỗi và khả năng mở rộng. Diameter Application định nghĩa những ứng dụng dữ liệu riêng. Tại thời điểm này, ngoài ứng dụng chuẩn trong RFC3588, một số ứng dụng đã được định nghĩa như: Mobile IP, NASREQ, EAP, Diameter điều khiển tính phí và ứng dụng Diameter trong giao thức SIP,… Diameter là giao thức truyền thông hoạt động trên giao diện Sh giữa HSS, AS, S-CSCF. Cấu trúc giao thức Diameter Trong Diameter có 3 thành phần chính là Server, Client và Agent. Client là một thiết bị ở biên, thực hiện các truy vấn và sử dụng dịch vụ. Một Diameter Agent thực hiện chức năng như một Proxy, Relay, Redirect Agent va dịch các bản tin. Diameter Server quản lý các yêu cầu về AAA cho một hệ thống. Diameter Replay Agent Diameter Relay Agent là một thực thể chấp nhận các yêu cầu và định tuyến các bản tin đến một thực thể khác dựa trên thông tin tìm được trong bản tin như tên miền đích đến của bản tin. Thông tin định tuyến này được thực hiện dựa vào bảng định tuyến được lưu trữ tại các nút mạng. Bảng định tuyến này chứa các trường sau: tên miền, mã ứng dụng, hoạt động cục bộ, nhận dạng Server, cấu hình tĩnh hoăc động, thời gian hết hạn. Mã ứng dụng được dùng như trường quan trọng thứ 2 để tìm kiếm một entry. Trường hoạt động cục bộ chứa một trong bốn giá trị: Local, Relay, Proxy, Redirect. Dựa vào trường này mà Diamter Relay sẽ biết xử lý gói tin hay chuyển tiếp gói tin. Trường nhận dạng Server để xác định nút mạng kế tiếp cần đi đến. Cấu hình tĩnh hay động cho biết entry này được cấu hình tĩnh hoặc tự động tìm ra nút kết tiếp. Nếu là cấu hình động thì có thời gian hết hạn mà entry đó phải được cập nhật lại. Tổng hợp những yêu cầu đến các miền khác nhau và phân bố gói tin đến đích thích hợp giúp giảm nhẹ cấu hình máy chủ truy cập cũng như thuận tiện cho việc thay thế, thêm hoặc bỏ máy chủ truy cập. Diameter Relay Agent thay đổi bản tin bằng cách chèn vào hoặc bỏ các thông tin định tuyến mà không thay đổi bất kì phần nào khác của bản tin. Relay Agent sẽ không duy trì trạng thái phiên mà chỉ duy trì trạng thái giao dịch để thực hiện chức năng Accouting. Diameter Proxy Agent Giống như Relay, Proxy Agent định tuyến các bản tin Diameter sử dụng bảng định tuyết. Tuy nhiên, giữa hai thành phần có sự khác nhau về cách thay đổi bản tin để thực hiện chính sách Diameter Redirect Agent Diameter Reditect Agent thực hiện việc đinh tuyến các bản tin sang tên miền khác. Nó cũng sử dụng bảng định tuyến để xác định chặng tiếp theo của đường đi đến đích đã được yêu cầu. Thay tự vì định tuyến những yêu cầu, Redirect Agent sẽ đáp ứng lại địa chỉ của chặng kết tiếp để Proxy Agent định tuyến. Diameter Translation Agent Diameter Translation Agent là thành phần thực hiện việc chuyển đổi dịch vụ giữa Diameter và một giao thức thực hiện chức năng AAA khác. Translation Agent sử dụng để tương thích với các dịch vụ trên cơ sở hạ tầng mạng sẵn có phỗ biến như RADIUS, TACACS,…. Bản tin Bản tin Diameter chứa một header và một số cặp giá trị thuộc tính AVP. Header gồm nhiều trường với dữ liệu dạng nhị phân giống header của giao thức IP. Hình 4.3: Cấu trúc bản tin trong giao thức Diameter Diameter Header chứa các trường: vertion, Message Length, application ID, Hop-by-hop Identifier, end-to-end identifier. Trường vertion cho biết phiên bản hiện tại của giao thức là 1. Message cho biết chiều dài bản tin. Appliction ID chứa loại ứng dụng được phục vụ. Hai trường cuối dùng để xác định người dùng và địa chỉ chặng kế tiếp trong đường đi. AVP chứa thông tin chứng thực, ủy quyền, và thông tin về tài khoản người dùng để định tuyến, bảo mật, thông tin cấu hình có liên quan đến yêu cầu và đáp ứng bản tin. Mỗi AVP chứa AVP header và AVP data. AVP Header chứa AVP code để xác định thuộc tính của trường Vendor-ID, AVP length: chiều dài của AVP data, AVP Flag qui định về mã hóa, có nhận hay chuyển bản tin,… Trường AVP data có thể là rỗng hoặc nhiều octet chứa thông tin về thuộc tính cụ thể. Định dạng và chiều dài của trường này được xác định bởi trường AVP Code và AVP Length. Định dạng của trường này là một trong những dạng dữ liệu chuẩn sau đây: OctetString, Interger32, Interger64, Unsigned32, Unsigned64, Float32, Float64, Grouped… Để tìm hiểu kỹ về các dạng dữ liệu này, người xem có thể tham khảo [RFC 3588]. Trong trường hợp cần có một dạng dữ liệu cơ bản mới cho AVP Data thì một phiên bản RFC mới hơn phải được tạo ra. Khả năng kiểm soát lỗi của giao thức Diameter Lỗi trong giao thức Diameter chia thành 2 loại: lỗi giao thức và lỗi ứng dụng Lỗi giao thức Xảy ra ở cấp độ giao thức cơ bản như lỗi định tuyến. Khi xuất hiện lỗi, bit E trong trường Command Flag của Diameter Header trong bản tin đáp ứng sẽ được bật lên 1 và gởi trở lại theo đường đến. Hình 4.4: Lỗi giao thức trong Diameter Lỗi ứng dụng Xảy ra ở các ứng dụng của Diameter như chứng thực User, mất gói AVP. Khi xuất hiện lỗi, bit R trong Command Flag trong bản tin đáp ứng được bật lên 1 và gởi lại cho User khởi tạo không thông qua Agent Hình 4.5: Lỗi ứng dụng trong giao thức Diameter Các bản tin đáp ứng lại trong trường hợp có lỗi: Bảng 4.3: Bản tin đáp ứng trong trường hợp có lỗi xảy ra GIAO THỨC COPS Tổng quan về giao thức COPS COPS là giao thức được IETF chuẩn hóa nhằm thực hiện việc quản lý, cấu hình và áp đặt chính sách. Giao thức này hoạt động theo mô hình Client-Server. Nó định nghĩa một giao thức yêu cầu và đáp ứng một cách đơn giản trong việc trao đổi thông tin chính sách và quyết định chính sách giữa server và Client. Trong đó điểm thực hiện chính sách PEP được xem là Client và server là điểm quyết định chính sách PDP. Và một thành phần đặc biệt là điểm quyết định chính sách cục bộ LPDP, nó thay thế cho PDP trong việc liên lạc với PEP khi PDP không được tìm thấy. COPS điều khiển chính sách theo 2 mô hình chính: Outsourcing PEP chỉ định một PDP bên ngoài chịu trách nhiệm xử lý những sự kiện gởi ra từ PEP. Mô hình này cho thấy sự tương quan one-to-one giữa những sự kiện ở PEP và những quyết định từ một PDP. Configuration Không giống như mô hình trước, là không có sự ánh xạ trực tiếp những sự kiện tại PEP và những quyết định từ PDP. PDP có thể cấu hình những sự kiện bên ngoài được khởi tạo bởi một PEP bất kỳ và sự kiện gởi từ PEP có thể được xử lý bởi PDP cùng khối với nó hoặc PDP thuộc khối khác. Xét về mặt thời gian thì mô hình này linh động hơn mô hình outsourcing. COPS sử dụng phương thức truyền TCP để truyền những bản tin đáng tin cậy giữa PEP và PDP. Không giống như giao thức client - server khác, cặp bản tin yêu cầu - đáp ứng này phải phù hợp với cặp bản tin yêu cầu - đáp ứng khác. Ở đây, server có thể áp áp đặt chính sách cho client và xóa những chính sách trên client nếu chính sách đó không còn phù hợp nữa. PEP khởi tạo kết nối TCP đến PDP, PEP gởi yêu cầu và nhận những quyết định chính sách từ PDP và sự liên lạc giữa PEP và PDP là sự trao đổi yêu cầu, đáp ứng. Tuy nhiên PDP hoặc PEP có thể gởi đi những bản tin độc lập, ví dụ như PDP gởi những quyết định tới PEP bắt buộc PEP thay đổi những chính sách được PDP chấp nhận trước đó (không phải bản tin đáp ứng cho những yêu cầu của PEP) và PEP có thể gởi những bản tin báo cáo về trạng thái cho PDP. Sự mở rộng có thể được mô tả trong phần định dạng bản tin và những phần tử mang dữ liệu về chính sách không cần yêu cầu bất kỳ thay đổi nào trong giao thức. COPS được sử dụng trong liên lạc giữa khối PDF và GGSN, tạo sự kết nối giữa mạng IMS và mạng GPRS nhằm cung cấp mức độ bảo mật các bản tin cho việc xác thực, bảo vệ toàn vẹn bản tin. COPS cũng có thể tái sử dụng giao thức về bảo mật như IPSEC hoặc TLS để xác thực và bảo vệ kênh truyền giữa PEP và PDP. Hình 4.6: Mô hình COPS Bản tin COPS Bản tin của giao thức COPS gồm COPS Header và Object format COPS Header Hình 4.7: COPS header Version (4bits): chỉ phiên bản của giao thức COPS đang được dùng, hiện nay đang sử dụng COPS version 1 Flags (4bits): mặc định là 0, cờ flag đặt lên 1 khi bản tin gởi đi là bản tin DEC, khi đó PDP gởi bản tin DEC đáp ứng lại yêu cầu của bản tin REQ do PEP gởi ra. Op Code (8 bits): cho biết hoạt động của COPS. Bảng 4.4: Các loại Op code trong COPS header Giá trị Loại Nơi chốn Tên Mô tả 1 REQ PEP→PDP Request Yêu cầu quyết định từ PDP và thiết lập một client handle nhằm xác định tình trạng phù hợp cho PEP 2 DEC PDP→PEP Decision Trả lại một hoặc nhiều quyết định (đáp ứng) cho một yêu cầu 3 RPT PEP→PDP Report state Báo cáo lại cho PDP biết là PEP đã nhận được đáp ứng của PEP hay chưa và thông báo sự thay đổi trạng thái của PEP 4 DRQ PEP→PDP Delete request state Thông báo cho PDP biết là 5 SSQ PDP→PEP Synchronize state request PDP gởi cho PEP để đồng bộ dữ liệu 6 OPN PEP→PDP Client-Open 7 CAT PDP→PEP Client- Accept 8 CC PEP→PDP PDP→PEP Client-Close Cho biết phần tử Client-type không được hỗ trợ 9 KA PEP→PDP PDP→PEP Keep-Alive Kiểm tra sự tồn tại của PDP/PEP 10 SSC PEP→PDP Synchronize complete Thông báo sự đồng bộ thành công Client-type (16 bits): cho biết chính sách áp dụng cho Client và xác định những thực thể liên quan. 16 bit s có giá trị trong khoảng 0x8000 - 0xFFFF. Đối với bản tin KA thì Client-type phải đặt là 0. Message Length (32 bits): bao gồm header chuẩn và phần tử rút gọn và độ dài chỉ trong 4bytes. Object format Hình 4.8: Object format của bản tin COPS Length: chiều dài của Object format C-num (8 bits): cho biết lớp thông tin chứa đựng trong object Bảng 4.5: Trường C-Num trong Object format của bản tin COPS C-num Tên Nơi chốn Mô tả 1 Handle Most Giá trị duy nhất để xác định trạng thái được cài đặt 2 Context REQ, DEC Cho biết phần tử nào tạo ra những truy vấn 3 In interface REQ Địa chỉ và giao tiếp bên trong của PEP 4 Out interface REQ Địa chỉ và giao tiếp bên bên ngoài của PEP 5 Reason code DRQ Cho biết lý do các yêu cầu bị xóa 6 Decision DEC Quyết định do PDP tạo ra 7 LPDP decision DEC Quyết định do LPDP tạo ra 8 Error CC Xác định giao thức bị lỗi 9 Client-specific info REQ, DEC, RPT, OPN Thông tin về Client 10 Keep-Alive timer CAT Giá trị bộ đếm thời gian 11 PEP identification OPN Xác định PEP cho PDP 12 Report type RPT Loại báo cáo về trạng thái yêu cầu, nó phải tương ứng với handle cụ thể 13 PDP redirect address CC PDP có thể chuyển tiếp trực tiếp PEP đến PDP khác 14 Last PDP address OPN Địa chỉ của PDP mà PEP kết nối lần cuối 15 Accounting timer CAT Xác định thời gian cho việc tính phí 16 Message integrity Any Chuỗi số và sự kiểm bản tin chứng thực nhằm đảm bảo sự bảo mật cho những yêu cầu GIAO THỨC MEGACO/H.248 Tổng quan về giao thức MEGACO/H.248 MEGACO được phát triển bởi IETF (đưa ra vào cuối năm 1998), còn H.248 được đưa ra vào tháng 5/1999 bởi ITU-T. Sau đó cả IETF và ITU-T cùng hợp tác thống nhất giao thức điều khiển MG, kết quả là vào tháng 6/2000 chuẩn MEGACO/H.248 ra đời. MEGACO/H.248 cung cấp một giải pháp toàn diện cho việc điều khiển các MG. Giao thức này hỗ trợ đa phương tiện và các dịch vụ hội thoại nâng cao đa điểm các cú pháp lập trình được nâng cao nhằm tăng hiệu quả cho các tiến trình đàm thoại, hỗ trợ cả việc mã hoá text và binary và thêm vào việc mở rộng các định nghĩa cho các gói tin. MEGACO/H.248 là giao thức báo hiệu giữa Softswitch hoặc MGC với MG (Trunking Media Gateway, Lines Media Gateway hoặc IP Phone Media Gateway). MEGACO/H.248 điều khiển MG để kết nối các luồng từ ngoài. MEGACO/H.248 tương tự với MGCP về mặt cấu trúc và mối liên hệ giữa bộ điều khiển và cổng gateway, tuy nhiên MEGACO/H.248 hỗ trợ đa dạng hơn các loại mạng (ví dụ ATM). Hình 4.9: MEGACO/H.248 kết nối điều khiển Gateway Trong phân hệ IMS, giao thức này hoạt động trên điểm tham chiếu Mn, Mp giao tiếp MRFC với MRFP và MGCF với IMS-MGW Cấu trúc Gateway trong MEGACO/H.248 Hình 4.10: Cấu trúc Gateway trong MEGACO/H.248 MGC: cung cấp báo hiệu SIP hoặc H.323 và thực hiện ánh xạ giữa các giao thức báo hiệu mạng chuyển mạch kênh truyền thống và giao thức báo hiệu IP. MG: cung cấp sự ánh xạ media và chức năng chuyển mã. Nó kết thúc tín hiệu chuyển mạch kênh và tín hiệu media gói và thực hiện chuyển địa chỉ SG: cung cấp môi trường báo hiệu giữa miền IP và miền chuyển mạch kênh truyền thống. Termination và Context MEGACO có hai khái niệm mang tính trừu tượng là: Termination và Context Termination Termination là một thực thể luận lý trên MG như là các nguồn hoặc các luồng điều khiển, … Termination có duy nhất một số nhận dạng (Termination ID) được phân phối bởi MG ở thời điểm chúng được tạo ra. Termication còn biểu hiện cho các thực thể vật lý có thời gian tồn tại bán thường trú như một kênh TDM Termination cũng biểu diễn cho các luồng thông tin ngắn hạn như là các luồng RTP, thường tồn tại trong thời gian chúng được sử dụng. Các tín hiệu có thể áp dụng lên các Termination, các tín hiệu này như là các thông báo. Các Termination cũng có thể được lập trình để phát hiện các sự kiện. Context Context là một sự kết hợp giữa một số Termination. Có một Context đặc biệt được gọi là Context rỗng. Nó chứa các Termination không kết hợp với các Termination khác. Các Termination rỗng có thể có các tham số được khảo sát hoặc sửa đổi và có thể có các sự kiện xảy ra trên chúng. Số lượng Termination lớn nhất trong một Context phụ thuộc vào MG. Chẳng hạn, MG chỉ đưa ra kết nối điểm điểm thì có thể chỉ cho phép hai Termination trên một Context. Các MG hỗ trợ các cuộc hội nghị đa điểm có thể cho phép 3 hoặc nhiều Termination trên một Context. Hoạt động của MEGACO/H.248 Quá trình hoạt động của luồng giao thức MEGACO/H.248 như sau: Bước 1: MGC gửi bản tin Modify đến MG A và MG B để yêu cầu Termination phát hiện nhấc máy. Bước 2: Lệnh Modify được công nhận Bước 3: GW A phát hiện sự nhấc máy và gửi cho MGC. Bước 4: Xác nhận việc nhấc máy Bước 5: MGC ghi nhận sự kiện và gởi bản tin đên MG đê xác nhận sự kiện này. Bước 6, 7: GW A tích lũy các chữ số được quay từ người dùng và gởi các số này đến MGC trong lệnh Notify. Bước 8: MGC công nhận việc nhận các chữ số. Bước 9: MGC quyết định chuỗi số đúng và tạo cuộc gọi. Nó gởi lệnh Add đến MGA để tạo Context. Bước 10: GW A trả lời MGC và đặt tên Context, định bộ nhận dạng Termination RTP (RTP/ID). Bước 11: dựa vào thông tin nhận được từ GWA, MGC gởi lệnh Add chứa thông tin về số bên gọi, bộ mã hóa, … đến GWB. Bước 12: GWB trả lời lại lệnh Add với một Context mới gởi đến MGC Bước 14: MGC dùng lệnh Modify để yêu cầu chuông. Bản tin cũng yêu cầu GWA tìm kiếm sự nhấc máy. Bước 15: User B nhấc máy, cuộc gọi đã được thiết lập, RTP Streaming được truyền 2 chiều từ A sang B. Bước 16: Khi một trong hai bên gác máy ( ở đây ví dụ là bên A), bản tin Modify yêu cầu kêt thúc cuộc gọi được gới đến MGC Bước 17: MGC nhận được yêu cầu và gởi bản tin Rely đáp ứng Bước 18, 19: Lệnh Subtract được gởi từ MGC đến hai GW yêu cầu hủy kết nối (hủy Termination từ một Context). Sau khi nhận được bản tin Rely từ hai Gateway thì kết thúc hoàn toàn một phiên gọi. Hình 4.11: Luồng giao thức của MEGACO/H.248 CHƯƠNG 5: CÁC BƯỚC TIẾN LÊN XÂY DỰNG IMS Để tiết kiệm chi phí và đảm bảo phục vụ liên tục cho các thuê bao hiện có, nhà khai thác mạng không xây dựng mới hạ tầng mà tận dụng cơ sở hạ tầng hiện có và thực hiện chuyển đổi từng bước. Mỗi nhà khai thác có phương pháp, lộ trình chuyển đổi riêng theo hoàn cảnh và đặc tính riêng của họ. Tuy vậy, cách thức chuyển đổi lên NGN đều dựa vào mô hình phân lớp NGN như đề cập ở chương trước. Việc chuyển đổi này được thực hiện thông qua một hoặc nhiều bước tùy vào mức độ mở rộng của từng giải pháp. ĐỐI VỚI MẠNG CỐ ĐỊNH Giai đoạn 1: Tạo ra khối chức năng mô phỏng PSTN/ISDN Phương thức chuyển đổi từ PSTN/ISDN sang PBN được sử dụng nhiều nhất đó là mạng PSTN/ISDN và PBN cùng tồn tại trong giai đoạn chuyển giao. Giải pháp này được thực hiện thông qua 2 bước [10]. Bước 1: Tại bước này một vài tổng đài nội hạt LE được thay thế bằng các AG. Các chức năng của LE sẽ được cung cấp bởi AG và CS. Các thiết bị truy nhập khác như: thiết bị truy nhập hoặc các thiết bị truy nhập từ xa của người sử dụng và các tổng đài nội bộ PABX kết nối với các tổng đài LE đã bị thay thế sẽ kết nối trực tiếp với AG. Trong bước này cũng có thể triển khai các AG bổ sung để cung cấp dịch vụ cho các thuê bao mới. Các TG và SG được triển khai để phối hợp kết nối giữa PBN và mạng PSTN/ISDN của các nhà cung cấp dịch vụ khác. Tất cả các AG và TG được điều khiển bởi CS. Bước 2: Trong bước này, tất cả các tổng đài nội hạt LE còn lại sẽ được thay thế bằng các AG và các tổng đài chuyển tiếp TE sẽ được loại bỏ, các chức năng của TE sẽ được thực hiện tại CS. Các TG và SG được triển khai để phối hợp kết nối giữa PBN và mạng PSTN/ISDN của các nhà cung cấp dịch vụ khác. Tất cả các AG và TG được điều khiển bởi CS Giai đoạn 2: Sử dụng đồng thời cả mạng hiện tại và khối mô phỏng Trong giai đoạn này mạng được chuyển đổi lên kiến trúc mạng lõi NGN. Các thuê bao sẽ sử dụng trực tiếp các thiết bị đầu cuối NGN hoặc các thiết bị đầu cuối truyền thống kết nối thông qua NGN-AG để kết nối với mạng. Cấu trúc mạng theo NGN cho phép mạng mới có thể cung cấp, bên cạnh các dịch vụ tương tự như các dịch vụ được cung cấp bởi mạng PSTN/ISDN, các dịch vụ NGN khác cho các đầu cuối NGN. Các TG và SG được triển khai để phối hợp kết nối giữa mạng NGN với mạng PSTN/ISDN của các nhà cung cấp dịch vụ khác. Giai đoạn 3: Mạng NGN Trong giai đoạn cuối cùng này, các khối softswitch trong mạng phỏng tạo hay mô phỏng PSTN/ISDN còn lại sẽ được bổ sung các tính năng của các CSCF. Cơ sở dữ liệu người dùng được tập trung tại các nút HSS. Chức năng SLF cũng được triển khai để giúp cho việc xác định thông tin thuê bao. Chức năng NASS cũng cần đuợc bổ sung để có thể quản lý thuê bao xDSL kết nối vào mạng. Khả năng liên vận giữa mạng di động và cố định được đảm bảo ở mức tối đa. ĐỐI VỚI MẠNG DI ĐỘNG Giai đoạn 1: Gói hoá mạng di động Mạng di động hiện tại của VNPT gồm phần mạng lõi chuyển mạch kênh (cho dịch vụ thoại) và phần lõi chuyển mạch gói (cho dịch vụ truyền số liệu). Bước đầu tiên trong lộ trình phát triển mạng là tích hợp lưu lượng thoại và lưu lượng truyền số liệu vào mạng lõi IP có hỗ trợ QoS. Các bước cần thực hiện là: Xây dựng mạng lõi IP có hỗ trợ chất lượng dịch vụ. Tách MSC thành MSC server và MGW. Giai đoạn này chưa đem lại sự thay đổi nào trong dịch vụ thuê bao. Tuy nhiên, việc tích hợp lưu lượng vào một mạng lõi IP sẽ giúp giảm chi phí vận hành mạng một cách đáng kể, hỗ trợ việc giảm cước phí dịch vụ thoại, tăng tính cạnh tranh cho nhà cung cấp dịch vụ.  Giai đoạn 2: Bổ sung chức năng điều khiển phiên Việc chuyển đổi được tiếp tục với việc bổ sung thêm chức năng CSCF vào lớp điều khiển mạng thông qua các bước sau: Chuyển đổi chức năng của MSC server thành MGCF (có nhiệm vụ chuyển đổi báo hiệu SS7/IP thành báo hiệu SIP, và điều khiển các media gateway trong mạng). Bổ sung CSCF vào lớp điều khiển. Bổ sung chức năng chuyển đổi giữa báo hiệu IN với báo hiệu của IMS (IM SSF), cho phép giao tiếp giữa CSCF với dịch vụ IN hiện có. Nâng cấp khối HLR thành HSS. Nâng cấp thiết bị đầu cuối di động để hỗ trợ IMS (hỗ trợ SIP, VoIP). Nếu cần thiết, nâng cấp mạng truy nhập vô tuyến lên 3/4G. Có thể thấy là trong giai đoạn này, lưu lượng thoại và lưu lượng số liệu vẫn được chuyển tải trên 2 mạng riêng (mặc dù vẫn trong cùng một mạng chuyển tải IP chung). Giai đoạn 3: Hoàn thiện lớp điều khiển IMS Chuyển đổi mạng của giai đoạn 2 thành mạng tuân thủ IMS (3GPP Release 7) theo các bước sau: MGW không kết nối trực tiếp với RNC mà kết nối qua mạng GPRS. Các chức năng cần thiết khác như PEF (tại GGSN) hay PDF cũng cần được bổ sung (tại P-CSCF). Nâng cấp thiết bị di động đầu cuối để hỗ trợ IP QoS. Tại thời điểm này, mạng di động và mạng cố định có thể hoạt động liên vận hoàn toàn và hỗ trợ di động giữa hai mạng. Cấu hình mạng có thể chỉ gồm một hoặc hai phần điều khiển IMS trong toàn bộ mạng. Hội tụ mạng là một xu hướng quan trọng đối với một nhà khai thác mạng cố định và di động. Để làm được điều này, chúng em đề xuất việc phát triển mạng cố định và mạng di động một cách đồng thời. Mục tiêu cuối cùng là hai mạng có thể hoạt động liên thông cả về truyền tải cũng như dịch vụ dựa trên kiến trúc chuẩn IMS. CHƯƠNG 6: DEMO MÔ HÌNH MÔ PHỎNG NGN Trong chương này, chúng em thực hiện một mô hình mạng NGN hoàn chỉnh từ lớp ứng dụng đến lớp truy cập. Toàn bộ phần mô phỏng sử dụng theo IP và tên gọi theo mô hình như sau: Hình 6.1: Mô hình mô phỏng mạng NGN Với mô hình này, người dùng có thể thực hiện thoại, thoại hình ảnh, chat, truyền dữ liệu hay xem IPTV-VoD khi kết nối với mạng lõi IMS. Lớp ứng dụng sẽ là một máy tính sử dụng hệ điều hành Fedora core 9 đóng vai trò là một AS tích hợp IPTV-VoD. Lớp điều khiển được mô phỏng trên một máy tính khác sử dụng hệ điều hành Ubuntu 8.10. Lớp truyền tải sử dụng máy tính thứ ba, mô phỏng mạng lõi MPLS trên phần mềm GNS3. Cuối cùng, lớp truy nhập, một hoặc nhiều máy client sử dụng softphone hỗ trợ IMS. Như vậy, phần demo có thể mô phỏng một giao dịch thật sự gần giống trong thực tế. LỚP ỨNG DỤNG: MÔ PHỎNG IPTV – VOD Giới thiệu Xu hướng phát triển mạng thế hệ sau NGN hiện nay là chuyển từ Softswitch sang IMS do IMS đem lại khả năng cung ứng dịch vụ đa phương tiện cho người sử dụng đầu cuối mà không bị phụ thuộc vào vị trí, công nghệ truy nhập mạng và vào thiết bị đầu cuối của người sử dụng. IMS hỗ trợ các loại hình dịch vụ khác nhau (thoại, dữ liệu, hình ảnh và khả năng tích hợp của cả ba loại hình dịch vụ nói trên - Tripple Play mà điển hình là dịch vụ IPTV), các công nghệ mạng và các thiết bị đầu cuối. 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 thành một trong những dạng dịch vụ Quad-Play. Nhiều nhà cung cấp dịch vụ đã bắt đầu triển khai các dịch vụ triple play trên DSL, trong đó IPTV là một thành phần dịch vụ quan trọng. Tuy nhiên mỗi dịch vụ trong nhóm dịch vụ triple play này (như IPTV, VoIP) lại có cơ cấu điều khiển dịch vụ, các hệ thống hỗ trợ tính cước và điều hành riêng của nó, điều này làm tăng sự phức tạp của toàn thể kiến trúc dịch vụ triple play. Hơn nữa, các nhà cung cấp dịch vụ cần phải phân biệt dịch vụ của mình với các nhà cung cấp dịch vụ khác có cùng nhóm dịch vụ. Vì thế việc nghiên cứu về các nền tảng tương tác dịch vụ IPTV và IMS đã ra đời nhằm làm giảm độ phức tạp của mạng và mô hình kiến trúc của IPTV. Kiến trúc IPTV trên nền IMS có thể cung cấp các dịch vụ IPTV được điều khiển và xử lý bởi IMS và có thể chuyển tiếp độc lập các dịch vụ IPTV với mạng truyền tải IP bên dưới. Cách cấu hình IPTV trên IMS Trong chương trình mô phỏng này máy Application Server và Media Streaming server được cài trên hai máy riêng biệt nhưng đều sử dụng hệ điều hành Fedora core 9. Qua quá trình thử nghiệm một số hệ điều hành nguồn mở khác, chúng em nhận thấy Fedora là phiên bản hoạt động ổn định, hỗ trợ nhiều dịch vụ, rất thích hợp cho việc triển khai các ứng dụng mới về sau. Khi một UE đã đăng ký yêu cầu sử dụng IPTV-VoD thì quá trình thực hiện như sau: Bước 1: UE gởi bản tin yêu cầu INVITE chứa tên dịch vụ cần sử dụng đến P-CSCF Bước 2: P-CSCF chuyển tiếp bản tin yêu cầu qua lớp điều khiển đến AS sau khi chứng thực được người dùng. Bước 3: AS kiểm tra yêu cầu để xác định kênh mà UE yêu cầu và kiểm tra trong cơ sở dữ liệu xem có khả năng đáp ứng hay không. Nếu đáp ứng được, AS gởi đáp ứng 200 OK chứa địa chỉ của Media Server chứa kênh mà UE yêu cầu. Bước 4: UE gởi bản tin gởi yêu cầu bằng giao thức RTSP đến Media Server chứa kênh muốn yêu cầu. Bước 5: Luồng truyền thông RTP sẽ truyền qua lại giữa UE và Media Server khi UE sử dụng dịch vụ. Các bước cấu hình IPTV như sau: Hình 6.2: Mô hình IPTV- VoD Server Bước 1: Cấu hình AS Server Cài đặt các gói phụ thuộc: libosip2-3.2.0.tar.gz libeXosip2-3.2.0.tar.gz Sửa thông tin trong .bash để dịch vụ khởi động cùng hệ thống: LIBDIR=/usr/local/lib LD_LIBRARY_PATH=$LIBDIR:/usr/lib export LD_LIBRARY_PATH Tải về và cài đặt gói UCTIPTV_ADVANCED bằng lệnh make tại: https://developer.berlios.de/project/showfiles.php?group_id=7844 Chình sửa tập tin key-value-file để ánh xạ tên kênh mà UE yêu cầu đến Media Server thích hợp. Tập tin này có thể nằm ở đường dẫn /usr/share/iptv khi cài trực tiếp từ internet hoặc nằm tại thư mục cài đặt nếu cài bằng gói. Chỉnh file có nội dung như sau: channel1 value>rtsp://media_server_address.domain:8000/requested_channel Trong đó, media_server_address.domain là địa chỉ Media Server. Trong mô hình này là 192.168.1.201 hay iptv.ims.vn. Chạy AS: dùng key-value-file vừa tạo ở bước trên bằng lệnh: #./uctiptv_as key_value_file Bước 2: Cấu hình Media Server Darwin Streaming Server (DSS) là một sản phẩm của hãng Apple dùng để phân phối các nội dung đa phương tiện. Đây là một phần mềm miễn phí, có cả phiên bản chạy trên Windows và Linux. Bản mới nhất hiện nay là 6.0.3. Với bản này, quá trình cấu hình có phức tạp hơn. Trong bài mô phỏng này sử dụng bản 5.5.5 được xem là chạy ổn định nhất. Tải DSS tại: Tạo nhóm qtss và người dùng qtss thuộc nhóm qtss có mật khẩu là 123. Đây là người dùng mặc định được yêu cầu để cài đặt DSS. Sau khi cài đặt thành công, chúng ta có thể gán quyền quản lý cho người dùng khác. # groupadd qtss # useradd –g qtss qtss # passwd qtss Cài đặt DSS: di chuyển đến đường dẫn chứa DSS tải về Giải nén: # tar -xzvf DarwinStreamingSrvr5.5.5-Linux.tar.gz Cài đặt: #./Install Chạy DSS: # /usr/local/sbin/streamingadminserver.pl Tập tin cấu hình: /etc/streaming/streamingadminserver.conf Khi mở tập tin này, ta sẽ thấy port mặc định để UE kết nối vào DSS là 554, 7070, 8000, 8001. Ta có thể thay đổi port mặc định này. Kiểm tra xem port 1220, port điều khiển DSS, đã hoạt động chưa # netstat -an | grep 1220 Đường dẫn chứa các tập tin nhạc, phim mặc định: /usr/local/movies Ta có thể truy nhập và cấu hình DSS thông qua giao diện web: với user là qtss, password là 123. Sau khi thực hiện các bước cấu hình cơ bản ban đầu, ta được giao diện như sau: Hình 6.3: Giao diện web của DSS Với giao diện này, ta có thể tắt hoặc mở DSS bằng nút Disable Server, có được một số thông tin cơ bản như IP 192.168.1.201, phiên bản DSS, lưu lượng media. Ngoài ra, còn có các tiện ích rất hữu dụng cho người quản lý: Connected Users: cho biết thông tin các kết nối đến DSS tại thời điểm đó. Thông tin bao gồm: IP của UE, bit Rate, dung lượng truyền, tỉ lệ mất gói, thời gian kết nối và kết nối đến tài nguyên nào. General Settings: các thiết lập cơ bản gồm: mật khẩu, nơi chứa tài nguyên, số kết nối tối đa cho phép, băng thông tối đa cho phép, phương pháp chứng thực, Port Settings: cho phép kết nối đến IPTV Server qua port 80 Relay Settings: định nghĩa các máy Server khác có thể làm điểm trung gian để chuyển tiếp nội dung đa phương tiện Log Settings: chứa các ghi nhận sự kiện của DSS, phục vụ đắc lực cho người quản lý. Playlists: định nghĩa các kênh cho người dùng sử dụng. Bước 3: Cấu hình HSS chuyển các yêu cầu sử dụng IPTV đến AS Trong bước này, ta phải thực hiện như sau: Khai báo một AS tên “IPTV” hoạt động tại port 8010 Tạo một trigger point để lọc và chuyển những yêu cầu sử dụng iptv dựa vào địa chỉ UE gởi đến. Ví dụ: Khi UE gởi yêu cầu: sip: channel1@iptv.ims.vn thì dựa vào phần iptv.ims.vn mà HSS hoặc S-CSCF sẽ chuyển yêu cầu này đến AS. Liên kết AS “IPTV” và trigger point vừa tạo bằng chức năng Initial Fillter Criteria. Tạo một iFC để chứa các thông tin dịch vụ mặc định. Các bước được thực hiện như hình sau: Hình 6.4: Cấu hình AS Hình 6.5: Cấu hình Trigger Point Hình 6.6: Cấu hình filter Hình 6.7: Cấu hình HSS để chuyển yêu cầu sử Sau khi hoàn tất các bước trên, trên phân hệ IMS sẽ chuyển các yêu cầu có dạng @iptv.ims.vn sang máy chủ ứng dụng. Máy AS đã mở port 8010 lắng nghe và chờ kết nối. Khi có yêu cầu từ client, AS sẽ tra trong tập tin key_value_file và gởi lại đáp ứng địa chỉ của Media Server. Khi đó, client sẽ sử dụng trực tiếp từ Media Server qua giao thức RTSP và RTP bằng port: 554, 7070, 8000 hoặc 8001. LỚP ĐIỀU KHIỂN: OPENIMSCORE Giới thiệu Open IMS Core là một dự án mã nguồn mở của viện FOKUS của Đức bao gồm: Call Session Control Functions (CSCFs). Home Subscriber Server (HSS) tuy nhiên ở dạng thu gọn và được gọi là FHoSS. Cách xây dựng IMS core Bước 1: cài đặt các phần mềm cần thiết từ source code [5] Tạo thư mục chứa các file cài đặt #mkdir /opt/OpenIMSCore #cd /opt/OpenIMSCore #mkdir FHoSS #mkdir ser_ims Tải source code #apt-get install subversion #svn checkout OpenIMSCore /FHoSS/trunk FHoSS #svn checkout OpenIMSCore /ser_ims/trunk ser_ims #apt-get install sun-java6-jdk mysql-server libmysqlclient15-dev libxml2-dev bind9 antflexbison # cd FHoSS # ant compile deploy # cd .. # cd ser_ims # make install-libs all # cd .. Bước 2: chỉnh sửa file cơ sở dữ liệu #vi /opt/OpenIMSCore/ser_ims/cfg/icscf.sql Thay đổi open-ims.test thành ims.vn Thêm 2 users: grant delete,insert,select,update on icscf.* to icscf@192.168.1.200 identified by 'heslo'; grant delete,insert,select,update on icscf.* to provisioning@192.168.1.200 identified by 'provi'; #vi /opt/OpenIMSCore/FHoSS/scripts/hss_db.sql Thêm user: grant delete,insert,select,update on hss_db.* to hss@192.168.1.200 identified by 'hss'; #vi /opt/OpenIMSCore/FHoSS/scripts/userdata.sql Thay đổi open-ims.test thành ims.vn Bước 3: thay đổi cấu hình các file *.cfg, *.xml, *.sh Copy file cấu hình: #cp ser_ims/cfg/*.cfg #cp ser_ims/cfg/*.xml #cp ser_ims/cfg/*.sh Chạy lệnh sau để thay đổi thông tin về domain và ip ./configurator.sh pcscf.cfg icscf.cfg icscf.xml scscf.cfg scscf.xml ser_ims/cfg/icscf.sql FHoSS/deploy/DiameterPeerHSS.xml FHoSS/deploy/hss.properties FHoSS/scripts/hss_db.sql FHoSS/scripts/userdata.sql Domain name: ims.vn IP Address: 192.168.1.200 File to changeFile to change ["all" for everything, "exit" to quit]: all changing Bước 4: thiết lập cơ sở dữ liệu Tạo một account root pass 123 #mysqladmin -u root password 123 Tạo cơ sở dữ liệu: #cd /opt/OpenIMSCore #mysql –uroot –p< ser_ims/cfg/icscf.sql #mysql –uroot –p< FHoSS/scripts/hssdb.sql #mysql –uroot –p< FHoSS/scripts/userdata.sql Bước 5: thay đổi cấu hình cho FHoSS Vào đường dẫn: /opt/OpenIMSCore/FHoSS/deploy/* Thay đổi các thông tin: Domain name: chuyển open-ims.test bằng ims.vn IP: chuyển 127.0.0.1 thành 192.168.1.200 Cấu hình DNS, vào đường dẫn: /etc/bind File cấu hình zone thuận như sau: $ORIGIN ims.vn. $TTL 1W @ 1D IN SOA ims.vn. root.ims.vn. ( 2006101001 ; serial 3H ; refresh 15M ; retry 1W ; expiry 1D ) ; minimum 1D IN NS ns ns 1D IN A 192.168.1.200 pcscf 1D IN A 192.168.1.200 _sip.pcscf 1D SRV 0 0 4060 pcscf _sip._udp.pcscf 1D SRV 0 0 4060 pcscf _sip._tcp.pcscf 1D SRV 0 0 4060 pcscf icscf 1D IN A 192.168.1.200 _sip 1D SRV 0 0 5060 icscf _sip._udp 1D SRV 0 0 5060 icscf _sip._tcp 1D SRV 0 0 5060 icscf ims.vn. 1D IN A 192.168.1.200 ims.vn. 1D IN NAPTR 10 50 "s" "SIP+D2U" "" _sip._udp ims.vn. 1D IN NAPTR 20 50 "s" "SIP+D2T" "" _sip._tcp scscf 1D IN A 192.168.1.200 _sip.scscf 1D SRV 0 0 6060 scscf _sip._udp.scscf 1D SRV 0 0 6060 scscf _sip._tcp.scscf 1D SRV 0 0 6060 scscf trcf 1D IN A 192.168.1.200 _sip.trcf 1D SRV 0 0 3060 trcf _sip._udp.trcf 1D SRV 0 0 3060 trcf _sip._tcp.trcf 1D SRV 0 0 3060 trcf bgcf 1D IN A 192.168.1.200 _sip.bgcf 1D SRV 0 0 7060 bgcf _sip._udp.bgcf 1D SRV 0 0 7060 bgcf _sip._tcp.bgcf 1D SRV 0 0 7060 bgcf mgcf 1D IN A 192.168.1.200 _sip.mgcf 1D SRV 0 0 8060 mgcf _sip._udp.mgcf 1D SRV 0 0 8060 mgcf _sip._tcp.mgcf 1D SRV 0 0 8060 mgcf hss 1D IN A 192.168.1.200 ue 1D IN A 192.168.1.200 iptv 1D IN A 192.168.1.201 media 1D IN A 192.168.1.202 pcrf 1D IN A 192.168.1.200 clf 1D IN A 192.168.1.200 File cấu hình zone nghịch như sau: $TTL 604800 @ IN SOA ims.vn. root.ims.vn. ( 1 ; Serial 604800 ; Refresh 86400 ; Retry 2419200 ; Expire 604800 ) ; Negative Cache TTL ; IN NS ims.vn. 200 IN PTR ims.vn. 201 IN PTR iptv.ims.vn. 202 IN PTR media.ims.vn Cấu hình tập tin resolv.conf để thiết lặp máy ims core làm DNS Vào đường dẫn /etc/resolv.conf, thêm dòng sau: nameserver 192.168.1.200 Khởi động lại dịch vụ: #/etc/init.d/bind9 restart Bước 6: Khởi động IMS #cd /opt/OpenIMSCore Start pcscf #./pcscf.sh Listen port: 192.168.1.200:4060 Hình 6.8: Giao diện hoạt động của P-CSCF Start icscf #./icscf.sh Listen port: 192.168.1.200:5060 Hình 6.9: Giao diện hoạt động của I-CSCF Start scscf #./scscf.sh Listen port: 192.168.1.200:6060 Hình 6.10: Giao diện hoạt động của S-CSCF Start FHoSS #./fohss.sh Listen port: 192.168.1.200:3868 Listen port for Diameter Cx from ICSCF: 192.168.1.200:3869 Listen port for Diameter Cx from SCSCF: 192.168.1.200:3870 Listen port for Tomcat webserver: 192.168.1.200:8090 Hình 6.11: Giao diện hoạt động của HSS Hình 6.12: Giao diện quản lý user của HSS Lệnh kiểm tra port: netstat -an | grep 4060 netstat -an | grep 5060 netstat -an | grep 6060 netstat -an | grep 3868 netstat -an | grep 3869 netstat -an | grep 3870 netstat -an | grep 8090 LỚP TRUYỀN TẢI: MPLS Giới thiệu MPLS được hình thành bởi IETF trong RFC 3031[4]. MPLS là một công nghệ lai kết hợp những đặc điểm tốt nhất giữa định tuyến lớp 3 và chuyển mạch lớp 2 cho phép chuyển tải các gói rất nhanh trong mạng lõi và định tuyến tốt ở các mạng biên bằng cách dựa vào nhãn. MPLS là một biện pháp linh hoạt để giải quyết những vấn đề gặp nhiều khó khăn trong mạng hiện nay như: tốc độ, quy mô, chất lượng dịch vụ (QoS), quản trị và kỹ thuật lưu lượng. MPLS thể hiện một giải pháp thông minh để đáp ứng những đòi hỏi dịch vụ và quản lý dải thông cho mạng IP thế hệ sau dựa trên mạng đường trục. MPLS giải quyết những vấn đề liên quan đến tính quy mô và định tuyến (dựa trên QoS) và có thể tồn tại trên mạng ATM và mạng Frame-Relay đang tồn tại. Chính vì thế, MPLS được ưu tiên chọn lựa làm mạng lõi truyền tải cho mô hình mạng NGN. Trong phần demo này mạng lõi MPLS được cài đặt theo mô hình như đã nêu ở phần trên. Các thông số, lệnh cài đặt được trình bày chi tiết trong bài báo cáo “QoS trong MPLS” Một số lệnh kiểm tra cấu hình MPLS trên Router Cisco 7200 Sau khi cấu hình MPLS hoàn chỉnh, ta có thể kiểm tra bằng các lệnh sau: Thực hiện trên router CORE3: CORE3#sh mpls interfaces Interface IP Tunnel BGP Static Operational FastEthernet1/0 Yes (ldp) Yes No No Yes FastEthernet1/1 Yes (ldp) Yes No No Yes FastEthernet2/0 Yes (ldp) Yes No No Yes FastEthernet2/1 Yes (ldp) Yes No No Yes CORE3#show mpls ldp discovery Local LDP Identifier: 3.3.3.3:0 Discovery Sources: Interfaces: FastEthernet1/0 (ldp): xmit/recv LDP Id: 1.1.1.1:0 FastEthernet1/1 (ldp): xmit/recv LDP Id: 4.4.4.4:0 FastEthernet2/0 (ldp): xmit/recv LDP Id: 5.5.5.5:0 FastEthernet2/1 (ldp): xmit/recv LDP Id: 6.6.6.6:0 CORE3#show mpls forwarding-table Local Outgoing Prefix Bytes Label Outgoing Next Hop Label Label or VC or Tunnel Id Switched interface 16 Pop Label 6.6.6.6/32 0 Fa2/1 192.168.8.2 17 Pop Label 192.168.11.0/24 0 Fa2/1 192.168.8.2 18 Pop Label 192.168.9.0/24 0 Fa1/1 192.168.5.2 Pop Label 192.168.9.0/24 0 Fa2/1 192.168.8.2 19 Pop Label 4.4.4.4/32 0 Fa1/1 192.168.5.2 20 Pop Label 192.168.7.0/24 0 Fa1/1 192.168.5.2 Pop Label 192.168.7.0/24 0 Fa