Đề tài Phân hệ IMS trong kiến trúc NGN

MỤC LỤC DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng việt 3GPP 3rd Generation PartnershIP Project Dự án cộng tác mạng thế hệ thứ 3 AAA Authentication Authorization Accounting Chứng thực, cấp quyền, tính cước ALG Application Layer Gateway Lớp cổng ứng dụng API Application program interface Giao diện lập trình ứng dụng A-RACF Access Resource and admission Control Function chức năng điều khiển chấp nhận kết nối và tài nguyên truy nhập AS Application Server Máy chủ ứng dụng BG Border gateway Cổng biên BGCF Breakout gateway control funtion Chức năng điều khiển cổng vào ra CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã COPS Common Open Policy Service Giao thức dịch vụ chính sách mở thông thường CSCF Call/Session Control Function Khối chức năng điều khiển phiên và cuộc gọi DHCP Dynamic Host Configuration Protocol Giao thức cấu hình host động DNS Domain Name System Hệ thống tên miền DSL Digital Subcriber Line Kênh thuê bao số GGSN Getway GPRS Suport Node Nút hỗ trợ cổng vào ra GPRS GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ chuyển gói rộng khắp qua sóng vô tuyến GSM Global System for Mobile Hệ thống thông tin di động toàn cầu HLR Home Location Register Bộ đăng ký vị trí máy chủ HSS Home Subcriber Server Máy chủ quản lý thuê bao thường trú HTTP HyperText Transfer Protocol Giao thức truyền tải siêu văn bản I-CSCF Interrogating – CSCF CSCF – truy vấn IETF Internet Engineering Task Force Nhóm đặc trách kĩ thuật internet IM IP multimedia Đa phương tiện IP IMS IP Multimedia Subsystem Phân hệ đa phương tiện IP IMSI International Mobile Subscriber Identity Nhận dạng thuê bao di động quốc tế IMS-MGW IMS - Media Gateway Cổng đa phương tiện IMS IM-SSF IP Multimedia Service Switching Function Chức năng chuyển mạch đa dịch vụ IP IP Internet Protocol Giao thức internet IP-CAN IP-Connectivity Access Network Mạng truy nhập kết nối IP IPSec Internet Protocol security Giao thức bảo mật mạng IPTV Internet Protocol Television Truyền hình số được cung cấp thông qua mạng IP ISDN Integrated Services Digital Network Mạng số tích hợp đa dịch vụ ISIM IMS SIM Module nhận dạng thuê bao IMS ITU International Telecommunication Union Hiệp hội viễn thông quốc tế MAP Mobile Application Part Phần ứng dụng di động MGCF Media Gateway Control Function Chức năng điều khiển cổng truyền thông MGF Media Gateway Function Chức năng cổng phương tiện MGW Media Gateway Cổng đa phương tiện MRF Media Resource Funtion Chức năng tài nguyên media MRFC Media Resource Function Controller Chức năng quản lý tài nguyên media MRFP Media Resource Function Processor Chức năng xử lý tài nguyên media MSC Mobile Switching Center Trung tâm chuyển mạch di động NASS Network Attachment Subsystem OSA Open services Access Truy nhập dịch vụ mở OSA-SCS Open Service Access –Service capability Server Máy chủ tiềm trữ phục vụ OSA P-CSCF Proxy – CSCF CSCF-thể quyền PDF Policy Decision Function Khối chức năng giải quyết chính sách PDN Packet Data Network Mạng dữ liệu gói PDP Packet data protocol Giao thức dữ liệu gói PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng PoC Push to talk over cellular Nhấn phím Push to talk (PTT) để liên lạc PSTN Public Switched Telephone Network Mạng điện thoại chuyển mạch công cộng RACF Resource & Admission Control Functionality Chức năng điều khiển kết nối và tài nguyên RAN Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến RFC Request for Command Yêu cầu cho câu lệnh RTP Real-Time Transport Protocol Giao thức vận chuyển thời gian thực S - PDF Serving Policy Decision Function Chức năng quyết định chính sách dịch vụ S-CSCF Serving – CSCF CSCF – phục vụ SGSN Serving GPRS Support Node Nút hỗ trợ phục vụ GPRS SGW Signalling gateway Cổng báo hiệu SIP Session Initiation Protocol Giao thức khởi tạo phiên SLF Subscriber locator function Chức năng định vị thuê bao SMTP Simple Mail Transfer Protocol Giao thức truyền tải thư tín đơn giản SSF Service Switching Function Chức năng chuyển mạch dịch vụ THIG Topology hiding interwork gateway Cổng tương tác ẩn giao thức TrGW Transition Gateway Cổng chuyển tiếp UA User Agent Thực thể người dùng UE User Equipment Thiết bị người dùng UMTS Universal mobile telecommunication system Hệ thống thông tin di động toàn cầu URI Uniform Resource Identifier Chuỗi định danh tài nguyên trên mạng URL Universal Resource Locator Vị trí tài nguyên toàn cầu VoIP Voice over Internet Protocol Thoại qua giao thức mạng Internet WiMAX Worldwide Interoperability for Microwave Access Khả năng khai thác liên mạng trên toàn cầu đối với truy nhập vi ba WLAN Wireless Local Area Network Mạng cục bộ không dây DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Các điểm tham chiếu liên kết các chức năng trong mạng lõi IMS. 29 Bảng 4.1. Sự khác nhau của hai phương pháp triển khai dịch vụ PS và IMS. 75 Bảng 4.2. Triển khai các ứng dụng theo từng năm. 78 Bảng 4.3. Các thành phần có nhiều ưu điểm trong IMS. 82 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1. Khả năng hội tụ mạng của IMS. 7 Hình 2.1. Kiến trúc phân lớp của IMS. 14 Hình 2.2. Các máy chủ ứng dụng IMS. 16 Hình 2.3. Kiến trúc các CSCF. 18 Hình 2.4. Kiến trúc MRF. 22 Hình 2.5. Kết nối IMS và mạng PSTN/CS. 25 Hình 2.6. IMS-ALG và TrGW. 26 Hình 2.7. mạng truy nhập tới IMS. 27 Hình 2.8. Các điểm tham chiếu trong IMS. 28 Hình2.9: Các thành phần SIP. 32 Hình 3.1. Giới thiệu dịch vụ presence. 39 Hình 3.2. SIP Presence. 40 Hình 3.3. Kiến trúc dịch vụ Presence trong IMS. 42 Hình 3.4. Presence không có RLS. 43 Hình 3.5. Presence với RLS. 44 Hình 3.6. Đăng kí Presence thành công. 45 Hình 3.7: Xuất thông tin Presence thành công. 46 Hình 3.8. Quá trình lấy thông tin từ RLS. 46 Hình 3.9. Dòng Immediate messaging. 47 Hình 3.10. Dòng Session-base messaging. 49 Hình 3.11. Push to talk over Cellular 50 Hình 3.12. Kiến trúc PoC. 52 Hình 3.13. Các chế độ liên lạc PoC. 53 Hình 3.14. Phiên PoC thiết lập trước. 56 Hình 3.15. Thiết lập phiên PoC theo yêu cầu. 57 Hình 3.16. Mặt bằng người dùng trong PoC. 57 Hình 3.17. Chế độ trả lời PoC nhân công. 60 Hình 3.18. Chế độ trả lời PoC tự động. 61 Hình 3.19. Khởi tạo conference sử dụng conference fatory URI. 63 Hình 3.20. Mời một user vào conference. 64 Hình 3.21. Đăng kí vào trạng thái conference. 64 Hình 3.22. Kiến trúc mạng hội tụ. 66 Hình 3.23. Kiến trúc mạng NGN (nguồn ETSI 2005). 68 Hình 4.1. Biểu đồ tiết kiệm chi phí hoạt động của IMS. 81 Hình 4.2. Ưu điểm của IMS so với Giải pháp riêng (PS) trong quá trình đưa sản phẩm ra thị trường 84 LỜI MỞ ĐẦU Trong những năm qua xu hướng hội tụ mạng Internet, mạng di động và mạng PSTN đang là vấn đề được quan tâm hàng đầu trong lĩnh vực thông tin liên lạc. Nhiều kiến trúc mới đã ra đời trong quá trình phát triển hợp nhất các mạng với mục đích tạo ra một mạng IP duy nhất. Phân hệ IP Multimedia Subsystem (IMS) là một trong những kiến trúc đã ra đời trong xu thế phát triển đó. IMS trở thành một phân hệ trong mô hình mạng thế hệ mới (NGN) của tất cả các hãng sản xuất các thiết bị viễn thông và các tổ chức chuẩn hóa trên thế giới. Với IMS, người dùng có thể liên lạc khắp mọi nơi nhờ tính di động của mạng di động và đồng thời có thể sử dụng những dịch vụ hấp dẫn từ mạng Internet. IMS đã thực sự trở thành chìa khóa để hợp nhất mạng di động và mạng Internet, là một phân hệ không thể thiếu trong kiến trúc NGN. Trong bối cảnh như vậy việc triển khai đề tài “Phân hệ IMS trong kiến trúc NGN” là rất cần thiết. Mục tiêu của đề tài này là tìm hiểu kiến trúc IMS, các dịch vụ có thể được triển khai trong đó, phân tích những ưu nhược điểm và khả năng triển khai IMS trong NGN, qua đó có thể hiểu và thấy được tầm quan trọng của phân hệ IMS trong kiến trúc mạng tương lai. Qua đây em xin trân trọng gửi lời cảm ơn tới các thầy cô trong khoa Kỹ thuật và Công nghệ đã tận tình chỉ bảo cho em trong suốt thời gian học tập tại trường, đặc biệt là Th.S Đặng Thị Từ Mỹ đã giúp đỡ nhiệt tình cho cá nhân em hoàn thành tốt đồ án của mình. Em xin chân thành cảm ơn! Quy Nhơn, ngày 06 tháng 06 năm 2010. Sinh Viên Lô Thị Hiểu GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI Công nghệ NGN (Next Generation Network - NGN) với khả năng tích hợp nhiều dịch vụ giá trị gia tăng đang là một xu hướng phát triển của ngành viễn thông thế giới. Khi môi trường kinh doanh đang ngày càng phức tạp và mang tính cạnh tranh cao, chất lượng dịch vụ trở thành chìa khóa cho sự thành công thì nhu cầu sở hữu các dịch vụ truyền thông mới với nhiều tiện ích cũng không ngừng tăng lên... Công nghệ NGN ra đời hội tụ cả 3 mạng: mạng thoại, mạng không dây và mạng số liệu vào một kết cấu thống nhất để hình thành một mạng chung, thông minh, hiệu quả cho phép truy xuất toàn cầu, tích hợp nhiều công nghệ mới, ứng dụng mới và mở đường cho các cơ hội kinh doanh phát triển, đang ngày càng thỏa mãn được nhu cầu của người sử dụng. Khi nói đến mạng NGN là nói đến “dịch vụ” chứ không phải như cách xây dựng mạng truyền thống là chú trọng vào xây dựng những mạng riêng lẻ, mỗi một dịch vụ sẽ phải xây dựng một mạng dùng riêng, ví dụ như mạng thoại TDM, mạng di động, mạng truyền số liệu... Chính vì vậy mà các tiêu chí cho mạng hội tụ để đảm bảo chi phí đầu tư thấp nhất phải là: Xây dựng một mạng hội tụ đa dịch vụ trên một nền tảng mạng duy nhất; Cung cấp các dịch vụ mạng riêng ảo an ninh lớp 2, lớp 3, các dịch vụ multi- media và data với các cam kết chất lượng dịch vụ SLA; Giải pháp mở và tương thích khi tích hợp dịch vụ; Bảo vệ đầu tư, dễ dàng mở rộng nâng cấp mạng. Ngoài các dịch vụ hiện tại như thoại, mạng NGN cung cấp các dịch vụ theo yêu cầu như hội nghị truyền hình và các dịch vụ ứng dụng đa phương tiện khác với yêu cầu băng thông đến hàng chục Mbps cho một người dùng. Đặc điểm chính của mạng NGN là có khả năng cung cấp tất cả các dịch vụ băng rộng theo yêu cầu với các mức dịch vụ khác nhau. Ngoài ra, mạng NGN tích hợp công nghệ di động băng thông rộng, vì vậy nó cho phép người dùng có thể trao đổi thông tin dịch vụ băng rộng bất kể họ đang sử dụng máy tính để bàn hay thiết bị hỗ trợ số cá nhân (PDA) để lướt Internet từ taxi. Các tiêu chuẩn NGN hiện tại không đủ cho việc thực thi trong môi trường hội tụ băng rộng. Điều khiển cuộc gọi đã được định nghĩa rõ ràng, tuy nhiên việc điều khiển nội dung, dữ liệu và quảng bá còn ít được đề cập đến trong các chuẩn NGN hiện tại. Ngoài ra, các thủ tục kiểm tra tính phối hợp hoạt động giữa các nền tảng (platform) dịch vụ khác nhau phục vụ cho dịch vụ hội tụ chưa có. Mạng viễn thông vẫn đang tiếp tục phát triển theo xu hướng hội tụ. Mục tiêu của mạng hội tụ là cho phép phát triển nhanh chóng các dịch vụ mới, có thể truy nhập được từ nhiều loại thiết bị qua các mạng truy nhập khác nhau. Vấn đề chính để đạt được mức phối hợp hoạt động này là phải phát triển được tập hợp các chuẩn cho phần truy nhập và phân phát dịch vụ. Một thành phần quan trọng trong mạng hội tụ để thực hiện được việc liên kết giữa thiết bị và dịch vụ đó là IMS – cho phép một thiết bị bất kỳ được kết nối tới bất kỳ một dịch vụ nào. Để có được sự kết nối như vậy cần phải có một quá trình nghiên cứu và phát triển. Trong vài năm gần đây, các tổ chức như 3GPP/3GPP2 và ETSI đã lần lượt đưa ra các phiên bản tiêu chuẩn. Mỗi phiên bản đều hứa hẹn cho phép các tính năng ưu việt hơn so với phiên bản trước của nó. IMS là một kiến trúc chuẩn, mở nhằm mục đích chuyển tiếp các dịch vụ đa phương tiện qua các mạng di động và IP, sử dụng cùng một loại giao thức chuẩn cho các dịch vụ di động cũng như IP cố định. Dựa trên SIP, IMS định nghĩa các giao diện mặt bằng điều khiển chuẩn để tạo ra các ứng dụng mới. IMS ban đầu được 3GPP định nghĩa và phiên bản đầu tiên được thiết kế riêng cho mạng di động nhằm tìm cách triển khai các ứng dụng IP trên mạng di động 3G. Tuy nhiên, việc giới hạn này là không cần thiết và các phiên bản kế tiếp của IMS đã được định nghĩa độc lập với phần truy nhập. Bước tiến này đã thúc đẩy sự phối hợp hoạt động giữa các thiết bị truy nhập khác nhau và do vậy đã kích thích sự hội tụ về mạng di động và cố định. Hiện nay, các kiểu truy nhập có thể hoạt động với lõi IMS là DSL, WLAN, GPRS hay bất kỳ một công nghệ mới nào chẳng hạn như WiMAX. Ưu điểm của IMS là khả năng hỗ trợ đa dịch vụ và các kiểu truy nhập khác nhau. Thiết kế của IMS cho phép phối hợp hoạt động giữa các dịch vụ và ứng dụng IP cũng như phối hợp động giữa các thuê bao. IMS đặc biệt tối ưu hóa cho các ứng dụng SIP và đa phương tiện. Ngoài ra, IMS cho phép phát triển nhanh chóng và linh hoạt các dịch vụ mới, cùng với khả năng hội tụ cố định với di động, IMS cho phép giảm đáng kể chi phí đầu tư. Nội dung nghiên cứu của đề tài: Với mục đích tìm hiểu về phân hệ IMS và khả năng phát triển của nó, đề tài của tôi bao gồm các nội dung chính sau: Chương 1 Tổng quan về IMS: Tìm hiểu IMS là gì, tiến trình phát triển của IMS và các yêu cầu trong hệ thống mạng IMS. Chương 2 Kiến trúc và các giao thức trong IMS: Tìm hiểu về kiến trúc IMS, các thành phần, chức năng của từng thành phần và các giao thức chính được sử dụng trong IMS. Chương 3 Các dịch vụ ứng dụng: Giới thiệu về các dịch vụ có thể được triển khai trong IMS đó là: Presence, Truyền thông điệp – Messaging, Push to talk over cellular, Conferencing. Đồng thời trong chương này còn nói đến IMS và xu hướng hội tụ di động – cố định, là một xu thế tất yếu trong ngành viễn thông tương lai mà NGN đang hướng tới. Chương 4 Phân tích và đánh giá hiệu quả triển khai IMS: Đi sâu vào phân tích và so sánh hiệu quả IMS với các giải pháp riêng (PS), dựa vào các kết quả phân tích của Bell Labs để đưa ra đánh giá. Ngoài ra, trong chương này cũng nêu lên những điểm yếu hiện tại của IMS để có cái nhìn toàn diện hơn về nó. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ IMS. 1.1. IMS là gì? IMS - thuật ngữ viết tắt của IP Multimedia Subsystem, là một phần của kiến trúc mạng thế hệ kế tiếp được cấu thành và phát triển bởi tổ chức 3GPP và 3GPP2 để hỗ trợ truyền thông đa phương tiện hội tụ giữa thoại, video, audio với dữ liệu và hội tụ truy nhập giữa 2G, 3G và 4G với mạng không dây. 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 tương vận (interoperability) với nhau, là phần mạng được xây dựng bổ sung cho các mạng hiện tại nhằm thực hiện nhiệm vụ hội tụ mạng và cung cấp dịch vụ đa phương tiện cho khách hàng đầu cuối. IMS hỗ trợ nhiều loại hình dịch vụ khác nhau, bao gồm các dịch vụ nhắn tin tức thời (Instant Messaging - IM), hội nghị truyền hình (Video Conferencing) và Video theo yêu cầu (Video on Demand - VoD). IMS cũng có khả năng cung cấp các cơ chế xác thực và chuyển đổi giữa các mạng khác nhau cho khách hàng di động. Sau đó, các tổ chức chuẩn hóa như ITU, ETSI đã chọn IMS làm nền tảng cho mạng hội tụ. Hình 1.1. Khả năng hội tụ mạng của IMS. Một trong những mục đích đầu tiên của IMS là giúp cho việc quản lý mạng trở nên dễ dàng hơn bằng cách tách biệt chức năng điều khiển và chức năng vận tải thông tin. Một cách cụ thể,  IMS là một mạng phủ (overlay), phân phối dịch vụ trên nền hạ tầng chuyển nối gói.  IMS cho phép chuyển dần từ mạng chuyển nối mạch sang chuyển nối 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 dùng cùng một dịch vụ. IMS sử dụng các giao thức đã được chuẩn hóa như SIP (điều khiển, thiết lập phiên), COPS (để đảm bảo QoS) và Diameter (cung cấp các cơ chế nhận thực, xác thực và truy nhập CSDL thuê bao). IMS có khả năng bảo mật tốt với nhiều cơ chế bảo vệ khác nhau để ngăn chặn sự tấn công từ bên ngoài và kiểm soát người dùng truy nhập từ các mạng khác. Để các đầu cuối đường dây có thể truy nhập độc lập với vận hành và bảo dưỡng qua mạng Internet, phân hệ đa phương tiện IP đã cố gắng tương thích với các chuẩn IETF (chuẩn Internet). Trong một số trường hợp là lấy chuẩn giao thức của IETF, do đó các giao diện này tương thích hợp lý với các chuẩn Internet ví dụ như giao thức SIP. . . . Các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông đang chuyển dịch vụ thoại truyền thống sang VoIP để tối ưu cho giá thành đầu tư và giá thành dịch vụ. Tuy nhiên nếu chỉ chuyển sang mỗi mạng VoIP thì vẫn không đủ để giải quyết hết những lo âu về giá thành đầu tư, giá cước thu nhập và còn phải tăng nhiều chi phí mới. Khi dịch vụ thoại chuyển sang mạng IP, nó sẽ trở thành một phần của bộ các dịch vụ truyền thông hướng kết nối đa phương tiện thời gian thực chạy trên mạng IP và cùng chia sẽ một sự sắp xếp client-server chung như dịch vụ tin khẩn, cuộc gọi khẩn, hội nghị mạng và các dịch vụ VoIP, 3G … Thêm vào đó để VoIP có thể hỗ trợ lớp các dịch vụ mới như dịch vụ đa phương tiện, dịch vụ tích hợp thì cần có một nền tảng chuyển tiếp dịch vụ mới. Nền tảng ở đây được chọn chính là IMS (IP Multimedia Subsystem) do 3GPP định nghĩa và phát triển. Giải pháp của họ là thoại thế hệ kế tiếp với hệ thống dữ liệu, phần mềm và các dịch vụ chuyên nghiệp, để đáp ứng mạng cần hoạt động cả mạng đường dây và mạng không dây. 1.3. Tiến trình phát triển của IMS. IMS được Dự án hợp tác về viễn thông thế hệ thứ 3 (3GPP – 3rd Generation Partnership Project) giới thiệu đầu tiên trong phiên bản thứ 5 (Release 5) vào tháng 3/2002 với các tính năng xử lý cuộc gọi cơ bản. IMS được mô tả là một cấu trúc chuẩn hóa truy nhập không giới hạn trên nền IP, có khả năng thích ứng với các mạng thoại, số liệu và di động. Cùng với 3GPP, trong năm 2002 3GPP2 cũng đưa ra chuẩn hóa IMS của riêng mình. Về cơ bản 3GPP IMS và 3GPP2 là giống nhau tuy nhiên giữa chúng cũng có một vài khác biệt như là giải pháp tính cước hay hỗ trợ các phiên bản IP. Đầu năm 2004, 3GPP tiếp tục chuẩn hóa IMS với Release 6. Phiên bản này tập trung sửa chữa các thiếu sót ở Release 5 (tính cước, quản lý chất lượng dịch vụ) và bổ sung một số đặc tính mới (hỗ trợ truy nhập từ các mạng khác nhau). Release 6 được hoàn thành vào tháng 3/2005. IMS khởi đầu như một chuẩn cho mạng vô tuyến. Tuy nhiên, cộng đồng mạng hữu tuyến, trong quá trình tìm kiếm một chuẩn thống nhất, sớm nhận thấy thế mạnh của IMS cho truyền thông hữu tuyến. Khi đó ETSI (the European Telecommunication Standards Institute) đã mở rộng chuẩn IMS thành một phần của kiến trúc mạng thế hệ tiếp theo NGN (Next Generation Network) mà họ đang xây dựng. Tổ chức chuẩn hóa TISPAN (Telecoms & Internet converged Services and Protocols for Advanced Networking) trực thuộc ETSI, với mục đích hội tụ mạng thông tin di động và Internet, đã chuẩn hóa IMS như một hệ thống con của NGN. Những kết quả chuẩn hóa IMS trong Release 6 của 3GPP được ETSI TISPAN sử dụng để thực hiện chuẩn hóa phiên bản NGN R1. Đây được coi như một sự khởi đầu cho hội tụ cố định - di động trong IMS. Release 7 được 3GPP chuẩn hóa theo 3 pha và được hoàn thiện vào khoảng tháng 3 – 9/2007 hỗ trợ cho truy nhập với mạng băng rộng cố định. Tháng 6/2007, ETSI TISPAN kết hợp với 3GPP để tiếp tục chuẩn hóa xây dụng cấu trúc mạng IMS chung nhằm hỗ trợ các kết nối cố định và các dịch vụ mới như IPTV. Cấu trúc này được chuẩn hóa bắt đầu từ phiên bản Release 8. Hiện nay phiên bản này vẫn đang được tiếp tục hoàn thiện. Song song với đó đầu năm 2008 phiên bản Release 9 bắt đầu được chuẩn hóa với một số tính năng như: Giải pháp cho dịch vụ thoại và video trong miền chuyển mạch kênh (CS – Circuit Switch), tính năng hỗ trợ di động WiMAX - LTE, WiMAX – UMTS. 1.4. Các yêu cầu trong hệ thống mạng IMS. IMS được xây dựng và phát triển với mục đích phải kết hợp được những xu hướng công nghệ mới nhất, làm cho mô hình Internet - Mobile trở thành hiện thực, tạo ra một nền tảng chung để phát triển các dịch vụ multimedia đa dạng, tạo một cơ chế tăng lợi nhuận nhờ việc bổ sung dịch vụ trên mạng di động và tạo ra nhiều lợi nhuận hơn trong việc thúc đẩy khách hàng sử dụng miền chuyển mạch gói trong 3G. Để đạt được những mục đích đó thì IMS đã được định nghĩa như là một nền tảng kiến trúc để truyền tải các dịch vụ multimedia IP tới người dùng cuối. Để đạt được mục tiêu đó 3GPP đưa ra 6 yêu cầu cơ bản cho mạng lõi IMS như sau: Hỗ trợ thiết lập các phiên đa phương tiện IP; Hỗ trợ cơ chế thỏa thuận chất lượng dịch vụ QoS; Hỗ trợ tính năng liên mạng với các mạng Internet và mạng chuyển mạch kênh; Hỗ trợ chuyển vùng (roaming); Hỗ trợ điều khiển dịch vụ phân phối đến khách hàng; Hỗ trợ nhanh chóng khởi tạo dịch vụ mà không yêu cầu phải hợp chuẩn. 1.4.1. Hỗ trợ việc thiết lập các phiên Multimedia IP. IMS có thể phân phát nhiều dịch vụ trong đó có cả dịch vụ truyền thông audio và video. Yêu cầu là cần thiết để IMS hỗ trợ cung cấp các phiên đa phương tiện trên các mạng chuyển mạch gói. Các truyền thông đa phương tiện trước đây cũng đã được 3GPP chuẩn hóa trong các phiên bản trước, tuy nhiên nó có thiên hướng cho mạng chuyển mạch kênh chứ không phải dành cho mạng chuyển mạch gói. 1.4.2. Quản lý đảm bảo chất lượng dịch vụ - QoS. Một yêu cầu đặc biệt quan trọng của IMS đó là phải có khả năng cho phép đầu cuối người dùng (UE) thỏa thuận một mức QoS xác định. QoS của một phiên giao dịch được xác định bởi tập các hệ số, như là tốc độ bít, cỡ gói, kiểu dữ liệu, băng thông lớn nhất… mà hệ thống có thể phân bổ tới người dùng dựa trên thông tin khách hàng hay năng lực hiện tại của mạng. Sau khi thỏa thuận các thông số tại mức ứng dụng nhất định, UE thực hiện chiếm dụng tài nguyên tương ứng trong môi trường mạng. Khi kết nối end-to-end QoS được thiết lập, UE mã hóa và đóng gói các kiểu dữ liệu với giao thức tương ứng và gửi chúng tới mạng truyền tải và truy nhập thông qua giao thức lớp truyền tải dựa trên nền IP. IMS cũng cho phép các nhà khai thác điều khiển mức QoS đến người dùng chính vì lẽ đó các nhà khai thác có thể phân loại khách hàng của mình thành các nhóm khác nhau. 1.4.3. Hỗ trợ liên kết với mạng Internet và mạng chuyển mạch kênh (PSTN). Yêu cầu liên kết với Internet là bắt buộc trong xây dựng cấu trúc khung làm việc của IMS, với việc liên kết với Internet, số lượng tiềm năng nguồn và đích cho các phiên đa phương tiện sẽ tăng đột ngột. IMS cũng được yêu cầu liên kết tới các mạng chuyển mạch kênh như là PSTN hoặc các mạng di động tế bào. Các đầu cuối IMS hỗ trợ audio/video sẽ được ra mắt đầu tiên trên thị trường, các đầu cuối này có thể kết nối tới cả các mạng chuyển mạch kênh và mạng chuyển mạch gói. Khi người dùng muốn thực hiện một cuộc gọi tới một thuê bao PSTN hoặc thuê bao di động, các đầu cuối IMS lựa chọn trong miền chuyển mạch kênh. Chính vì vậy, vấn đề liên mạng với một mạng chuyển mạch kênh không được yêu cầu nghiêm ngặt lắm mặc dù phần lớn các đầu cuối IMS cũng sẽ hỗ trợ miền chuyển mạch kênh. Vấn đề liên kết với các mạng chuyển mạch kênh có thể xem như là một yêu cầu về lâu về dài. Thông thường vấn đề liên mạng với mạng chuyển mạch kênh chỉ đòi hỏi khi mà các đầu cuối IMS chỉ thích ứng với mạng chuyển mạch gói. 1.4.4. Hỗ trợ chuyển vùng. Chuyển vùng là nhu cầu chung từ các mạng di động tổ ong thế hệ 2 khi mà thuê bao phải chuyển vùng sang các mạng khác (ví dụ như khi thuê bao đi du lịch ra nước ngoài). Đây là yêu cầu thiết yếu và đương nhiên hệ thống IMS được thừa hưởng yêu cầu này, cho phép khách hàng chuyển vùng khi di chuyển đến các quốc gia khác tất nhiên điều này chỉ được thực hiện khi có sự thỏa thuận giữa các nhà khai thác tại mạng chủ và khách. 1.4.5. Hỗ trợ điều khiển dịch vụ. Thông thường các nhà khai thác muốn áp đặt các chính sách để phân phối dịch vụ tới khách hàng. Về cơ bản có 2 loại chính sách như sau: Chính sách chung áp dụng cho tất cả khách hàng. Chính sách riêng cho từng khác hàng đặc biệt. Chính sách đầu tiên bao gồm một tập những hạn chế mà áp dụng tới tất cả người dùng trong mạng. Ví dụ nhà khai thác muốn hạn chế băng thông tín hiệu thoại thông qua sử dụng mã hóa thoại có băng thông thấp như AMR (Quy định trong chuẩn 3GPP TS 26.071) chứ không dùng chuẩn mã hóa thoại băng rộng G.711 (Chuẩn mã hóa của ITU-T 64 Kbps) trong mạng của họ. Chính sách thứ 2 bao gồm một tập các chính sách mà chỉ bó buộc trong từng người dùng nhất định. Ví dụ như một khách hàng nào đó mà trong bảng đăng kí sử dụng dịch vụ IMS nhưng không sử dụng dịch vụ video. Trong trường hợp họ cố gắng khởi tạo một phiên đa phương tiện mà có dịch vụ video thì nhà khai thác thực hiện ngăn cản quá trình thiết lập phiên đó mặc dù phần lớn các đầu cuối IMS đều hỗ trợ tính năng cung cấp dịch vụ video. Chính sách này là tuân theo cơ sở bản đăng kí sử dụng dịch vụ của người dùng với nhà cung cấp. 1.4.6. Hỗ trợ phát triển các dịch vụ. Yêu cầu này ảnh hưởng mạnh mẽ đến thiết kế kiến trúc IMS. Yêu cầu này khẳng định rằng các dịch vụ IMS không cần phải tiêu chuẩn hóa. Nó đánh dấu một cột mốc quan trọng trong thiết kế mạng di động, bởi vì trước đây, tất cả các dịch vụ riêng lẻ hoặc là phải chuẩn hóa hoặc là được thực hiện độc quyền. Thậm chí khi một dịch vụ đã được chuẩn hóa, cũng không có một đảm bảo chắc chắn dịch vụ sẽ làm việc khi chuyển vùng sang một mạng khác. IMS giúp cho triển khai các dịch vụ mới đến người dùng nhanh hơn. Trước đây, sự chuẩn hóa các dịch vụ và công việc kiểm tra gây ra sự chậm chễ đáng kể trong việc triển khai dịch vụ. IMS làm giảm đáng kể sự chậm trễ này bằng cách tiêu chuẩn hóa khả năng dịch vụ thay vì chuẩn hóa dịch vụ riêng lẻ. Mục đích của IMS là giảm thời gian để đưa ra một dịch vụ mới. Trước đây việc chuẩn hóa dịch vụ và thực hiện kiểm tra năng lực dịch vụ là nguyên nhân gây trễ đáng kể. Với IMS để giảm thời gian này, người ta chuẩn hóa các năng lực dịch vụ thay cho việc chuẩn hóa dịch vụ như trước đây. 1.4.7. Hỗ trợ đa truy nhập. Yêu cầu này giới thiệu các phương thức truy nhập khác ngoài GPRS. IMS chỉ là một mạng IP và do đó bất kỳ mạng truy nhập nào cũng có thể kết nối tới IMS. IMS có thể được truy nhập từ mạng WLAN (Wireless Local Area Network), từ một ADSL, HFC hoặc truy nhập từ modem … CHƯƠNG 2: KIẾN TRÚC VÀ CÁC GIAO THỨC TRONG IMS. 2.1. Kiến trúc và chức năng các phần tử trong IMS. Trước khi tìm hiểu kiến trúc của IMS chúng ta cần chú ý một điều rằng 3GPP không chuẩn hóa các node mà là các chức năng. Điều này có nghĩa rằng kiến trúc của IMS là sự tổ hợp của các chức năng được gắn kết với nhau thông qua các giao tiếp đã được chuẩn hóa. Kiến trúc IMS được phân thành 3 lớp : lớp dịch vụ (lớp ứng dụng), lớp điều khiển (hay còn gọi là lớp IMS hay IMS lõi) và lớp vận tải (hay lớp người dùng). Hình 2.1. Kiến trúc phân lớp của IMS. Lớp dịch vụ bao gồm các máy chủ ứng dụng  AS (Application Server) và các máy chủ thuê bao thường trú HSS (Home Subscriber Server). Lớp điều khiển bao gồm nhiều hệ thống con trong đó có hệ thống IMS lõi. Lớp vận tải bao gồm thiết bị người dùng UE (User Equipment), các mạng truy nhập kết nối vào mạng lõi IP. Hai thực thể chức năng NASS và RACS định nghĩa bởi TISPAN có thể được xem như thuộc lớp vận tải hay thuộc lớp điều khiển ở trên. Tại thời điểm hiện tại, kiến trúc cuối cùng của IMS chưa được thống nhất. Tuy nhiên về cơ bản nó sẽ vẫn dựa trên các thành phần như miêu tả trong hình 2.1. Một điểm đáng lưu ý là kiến trúc IMS là một kiến trúc chức năng, tức là các thực thể được định nghĩa dựa theo các chức năng của chúng. Điều này có nghĩa là chúng có thể được thiết kế trên cùng một thiết bị phần cứng. 2.1.1. Lớp dịch vụ. 2.1.1.1. Máy chủ ứng dụng (Appication Server - AS). AS là một thành phần SIP, thực hiện chức năng tiếp nhận và xử lý dịch vụ. Tùy thuộc vào dịch vụ thực tế mà AS hoạt động trong chế độ SIP Proxy, SIP UA hay SIP B2BUA. Các AS kết nối với S-CFCS thông qua giao tiếp SIP. Có 3 loại AS: SIP AS, OSA-SCS, IM-SSF. Các máy chủ OSA-SCS, IM-SSF đóng vai trò làm cầu nối để IMS giao tiếp với OSA và gsmSCF. Ngoài ra các máy chủ có thể được kết nối tới HSS để tải về hoặc gửi lên các thông tin dữ liệu của khách hàng. SIP AS, OSA-SCS giao tiếp với HSS thông qua giao thức Diameter trong khi đó IM-SSF sử dụng giao tiếp MAP (Mobile Application Part). AS có thể đặt ở mạng nhà hoặc ở mạng ngoài mà nhà điều hành mạng nhà xác nhận sự đồng ý dịch vụ. Nếu AS đặt ở ngoài mạng nhà, nó không tương tác với HSS. Các AS được mô tả theo Hình 2.2: Hình 2.2. Các máy chủ ứng dụng IMS. SIP AS: Đây là AS thụ động thực hiện chức năng tiếp nhận và xử lý các dịch vụ đa phương tiện IP dựa trên nền SIP. Máy chủ tiềm trữ phục vụ OSA: OSA-SCS (Open Service Access –Service capability Server): AS này cung cấp một giao tiếp đến máy chủ ứng dụng truy nhập dịch vụ mở (OSA), thừa hưởng tất cả các tính năng của OAS đặc biệt là khả năng truy nhập bảo mật từ các mạng bên ngoài. OSA-SCS giao tiếp với máy chủ ứng dụng OSA thông qua giao diện lập trình ứng dụng API (Application Programming Interface). Chức năng chuyển mạch đa dịch vụ IP: IM-SSF (IP Multimedia Service Switching Function): Đây là máy chủ ứng dụng đặc biệt cho phép IMS tái sử dụng lại dịch vụ logic cao cấp của những ứng dụng theo yêu cầu khách hàng mạng di động (CAMEL - Customized Applications for Mobile network Enhanced Logic) mà đã được phát triển trong hệ thống GSM. IM-SSF cho phép chức năng điều khiển dịch vụ GSM (gsmSCF – GSM Service Control Function) thực hiện điều khiển các phiên IMS. IM-SSF giao tiếp với gsmCSF thông qua giao tiếp CAP (CAMEL Application Part). 2.1.1.2. Máy chủ quản lý Cơ sở dữ liệu (CSDL) HSS và SLF. Máy chủ quản lý thuê bao thường trú HSS (Home Subscriber Server) là trung tâm lưu trữ cho thông tin người dùng, nó được phát triển từ HLR (Home Location Register) trong hệ thống GSM. HSS là một cư sở dữ liệu lưu trữ thông tin của tất các các thuê bao khách hàng. Dữ liệu này bao gồm thông tin vị trí, thông tin bảo mật (bao gồm cả thông tin nhận thực và cho phép), thông tin hồ sơ thuê bao (bao gồm các dịch vụ mà người dùng đã đăng ký) và S-CSCF được phân bổ cho thuê bao… Trong một mạng IMS có thể có nhiều hơn một HSS, thông thường HSS được xây dựng theo cơ chế có dự phòng để tránh bị mất thông tin khi có lỗi xảy ra. Chức năng định vị thuê bao SLF (Subscriber location Function) là một CSDL nhằm xác định thông tin của khách hàng đang được lưu trên HSS nào. Chính vì vậy với những mạng mà chỉ có 1 HSS thì không yêu cầu phải có SLF, tuy nhiên trong trường hợp có nhiều HSS trong cùng một mạng, chức năng định vị người dùng SLF sẽ được thiết lập nhằm xác định HSS nào đang chứa hồ sơ của người dùng tương ứng.  Cả HSS và SLF đều hoạt động theo giao thức Diameter với ứng dụng dành riêng cho IMS. 2.1.2. Lớp lõi IMS. Chức năng của lõi IMS là quản lý việc tạo lập phiên liên lạc và dịch vụ đa phương tiện. Các chức năng của nó bao gồm: 2.1.2.1. Chức năng điều khiển phiên gọi (CSCF - Call Session Control Function. Chức năng này là đặc biệt cần thiết cho IMS, làm nhiệm vụ xử lý các bản tin báo hiệu SIP trong hệ thống IMS. CSCF có nhiệm vụ thiết lập, theo dõi, hỗ trợ và giải phóng các phiên đa phương tiện cũng như quản lý những tương tác dịch vụ của người dùng. Tùy thuộc vào chức năng mà nhà khai thác cung cấp CSCF có 3 loại: -   P-CSCF (Proxy-CSCF). -   I-CSCF (Interrogating-CSCF). UE S-CSCF BGCF HSS I-CSCF PDF P-CSCF MGCF IMS-MGW -   S-CSCF (Serving-CSCF). Hình 2.3. Kiến trúc các CSCF. Proxy-CSCF (P-CSCF) là một proxy SIP. Sở dĩ gọi là proxy vì nó có thể nhận các yêu cầu dịch vụ, xử lý nội bộ hoặc chuyển tiếp yêu cầu đến các bộ phận khác trong hệ thống IMS. P-CSCF là điểm kết nối đầu tiên (chức năng báo hiệu) giữa các đầu cuối IMS và mạng IMS - là điểm kết nối đầu tiên giữa hạ tầng IMS và người dùng IMS/SIP. Theo quan điểm từ SIP thì P-CSCF đóng vai trò là một máy chủ outbound/inbound SIP Proxy, điều này có nghĩa rằng tất cả các yêu cầu khởi tạo phiên được xuất phát hoặc gửi đến một đầu cuối IMS đều phải chuyển giao qua P-CSCF sau đó nó thực hiện chuyển tiếp các bản tin SIP yêu cầu và đáp ứng tới hướng tương ứng. Để kết nối với hệ thống IMS, người dùng trước tiên phải đăng ký với P-CSCF trong mạng mà nó đang kết nối. Một P-CSCF được chỉ định cho một đầu cuối IMS trong suốt quá trình đăng ký và không thay đổi trong khoảng thời gian này. Chức năng của P-CSCF bao gồm: - P-CSCF nằm trên đường truyền của tất cả các thông điệp báo hiệu trong hệ thống IMS. Nó có khả năng kiểm tra bất kỳ thông điệp nào. P-CSCF có nhiệm vụ đảm bảo chuyển tải các yêu cầu từ UE đến máy chủ SIP (ở đây là S-CSCF) cũng như những thông điệp phản hồi từ máy chủ SIP về UE, điều này ngăn chặn quá trình khởi tạo các bản tin không đúng theo khuôn dạng của SIP từ các đầu cuối IMS. - P-CSCF xác thực người dùng và thiết lập kết nối bảo mật IPSec với thiết bị IMS của người dùng. Nó còn có vai trò ngăn cản các tấn công như spoofing, replay để đảm bảo sự bảo mật và an toàn cho người dùng.   - P-CSCF cũng bao gồm các chức năng nén và giải nén các bản tin SIP. Cơ chế này giúp giảm được thời gian trễ khi truyền lan các bản tin SIP trong mạng, giảm thiểu khối lượng thông tin báo hiệu truyền trên những đường truyền tốc độ thấp. - P-CSCF có thể tích hợp chức năng quyết định chính sách PDF (Policy Decision Function) nhằm quản lý và đảm bảo QoS cho các dịch vụ đa phương tiện. - P-CSCF cũng tham gia vào quá trình tính cước dịch vụ. - P-CSCF có thể được đặt trong mạng chủ hoặc mạng khách, đối với mạng di động dựa trên nền GPRS, P-CSCF luôn được đặt cùng vị trí với nút hỗ trợ cổng vào ra GPRS (GGSN - Gateway GPRS Support Node). Serving-CSCF (S-CSCF)  là một nút trung tâm của hệ thống báo tín hiệu IMS. S-CSCF vận hành giống như một máy chủ SIP nhưng nó bao hàm cả chức năng quản lý phiên dịch vụ. Các chức năng chính của S-CSCF bao gồm: - Tiến hành các đăng ký SIP nhằm thiết lập mối liên hệ giữa địa chỉ người dùng (địa chỉ IP của thiết bị) với địa chỉ SIP. S-CSCF đóng vai trò như một máy chủ Registar trong hệ thống SIP, có nghĩa là S-CSCF duy trì một liên kết giữa vị trí người dùng (như địa chỉ IP mà người dùng log vào hệ thống) và bản ghi địa chỉ SIP của người dùng. - S-CSCF tham gia trong tất cả các quá trình báo hiệu từ hệ thống IMS về người dùng. Nó có thể kiểm tra bất kỳ thông điệp nào nếu muốn.  - S-CSCF giữ vai trò quyết định chọn lựa AS nào sẽ cung cấp dịch vụ cho người dùng. Nó giữ vai trò định tuyến dịch vụ thông qua việc sử dụng giải pháp DNS/ENUM (Electronic Numbering). - S-CSCF thực hiện các chính sách của nhà cung cấp dịch vụ. S-CSCF tương tác với máy chủ AS để yêu cầu các hỗ trợ dịch vụ cho khách hàng. S-CSCF liên lạc với HSS để lấy thông tin, cập nhật thông tin về hồ sơ người dùng và tham gia vào quá trình tính cước dịch vụ. - S-CSCF luôn được đặt trong mạng chủ. Interrogating-CSCF (I-CSCF) trong hệ thống mạng của một nhà cung cấp dịch vụ là điểm liên lạc cho tất cả các kết nối hướng đến một UE nằm trong mạng đó. Địa chỉ IP của I-CSCF được chứa trong máy chủ DNS của hệ thống. Chức năng của I-CSCF bao gồm: - Định tuyến thông điệp yêu cầu SIP nhận được từ một mạng khác đến S-CSCF tương ứng. Để làm được điều này, I-CSCF sẽ liên lạc với HSS (thông qua DIAMETER) để cập nhật địa chỉ S-CSCF tương ứng của người dùng. Nếu như chưa có S-CSCF nào được gán cho UE, I-CSCF sẽ tiến hành gán một S-CSCF cho người dùng để nó xử lý yêu cầu SIP.  - Ngược lại, I-CSCF sẽ định tuyến thông điệp yêu cầu SIP hoặc thông điệp trả lời SIP đến một S-CSCF/I-CSCF nằm trong mạng của một nhà cung cấp dịch vụ khác. - I-CSCF còn mã hoá các phần của các thông điệp SIP mà chứa các thông tin nhạy cảm về vùng như: số lượng server trong vùng, tên DNS hay dung lượng của chúng. Chức năng này còn được gọi là THIG, nó thường không được triển khai bởi hầu hết các mạng. - I-CSCF thường đặt trong mạng chủ.Trong một vài trường hợp đặc biệt (I-CSCF có tính năng THIG) nó có thể được đặt ở một mạng khách. Chức năng điều khiển cổng vào ra (BGCF). BGCF (Breakout Gateway Control Function) thực chất là một máy chủ SIP mà cung cấp chức năng định tuyến dựa trên số điện thoại (telephone number). BGCF chỉ được sử dụng trong phiên được khởi tạo bởi một đầu cuối IMS và một thuê bao trong mạng chuyển mạch kênh như là PSTN hay PLMN. BGCF thực hiện 2 chức năng cơ bản sau: - Lựa chọn mạng thích hợp mà tại đó có liên kết với mạng chuyển mạch kênh có thuê bao tham gia trong thành phần phiên hội thoại. - Lựa chọn Gateway PSTN/CS thích hợp, nếu vấn đề liên mạng mạng xẩy ra trong cùng mạng với BGCF. 2.1.2.3. Chức năng điều khiển cổng truyền thông MGCF. MGCF ( Media Gateway Control Function) có nhiệm vụ quản lý cổng phương tiện, bao hàm các chức năng như: liên lạc với S-CSCF để quản lý các cuộc gọi trên kênh phương tiện, làm trung gian chuyển đổi (conversion) giữa giao thức báo hiệu ISUP và SIP. MGCF quản lý một hay nhiều  IM-MGW (IP Multimedia-Media Gateway). IM-MGW sẽ tương tác với MGCF để quản lý tài nguyên. IM-MGW đóng vai trò là điểm chuyển đổi nội dung đa phương tiện giữa mạng chuyển nối gói và chuyển nối mạch khi thông tin truyền từ mạng này sang mạng khác. 2.1.2.4. Chức năng tài nguyên truyền thông MRF. Kiến trúc liên quan đến chức năng tài nguyên đa phương tiện (MRF) được thể hiện trong hình 2.4 như sau: AS MRFP MRFC S-CSCF Hình 2.4. Kiến trúc MRF. Chức năng này cung cấp tài nguyên truyền thông trong mạng chủ với khả năng vận hành thông báo, pha trộn luồng dữ liệu, chuyển đổi các loại mã khác nhau và sắp xếp dữ liệu đã được phân tích trong hệ thống IMS. MRF luôn được đặt trong mạng chủ IMS. Chức năng quản lý tài nguyên đa phương tiện MRF (Media Resource Function) có thể phân ra thành 2 thành phần: MRFC (Media Resource Function Controller) và MRFP (Media Resource Function Processor). - MRFC có vai trò quản lý tài nguyên cho các dòng dữ liệu đa phương tiện trong MRFP (Media Resource Function Processor), giải mã thông điệp đến từ máy chủ ứng dụng AS truyền qua S-CSCF, điều khiển MRFP tương ứng cũng như tham gia vào quá trình tính cước. - MRFP đóng vai trò quan trọng trong việc thích ứng nội dụng dịch vụ, chuyển đổi định dạng (transcoding) nội dung. 2.1.3. Lớp vận tải. Ở đây, chúng ta tạm xem NASS và RACF là 2 thành phần thuộc lớp vận tải. Vài trò của 2 thành phần này được miêu tả dưới đây: 2.1.3.1. NASS (Network Attachment Subsystem). Chức năng chính của NASS bao gồm: Cung cấp một cách linh hoạt địa chỉ IP cũng như các thông số cấu hình khác cho UE (sử dụng DHCP). Nhận thực người dùng trước và trong quá trình cấp phát địa chỉ IP. Cấp phép cho mạng truy nhập dựa trên hồ sơ mạng. Quản lý định vị người dùng. Hỗ trợ quá trình di động và roaming của người dùng. 2.1.3.2. RACF (Resource & Admission Control Functionality). RACF 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). S-PDF (Serving Policy Decision Function), dưới yêu cầu của các ứng dụng, sẽ tạo ra các quyết định về chính sách (policy) 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. A-RACF (Access Resource and admission Control Function) 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/Firewall. 2.1.3.3. PSTN/CS Gateway. PSTN gateway cung cấp giao diện đến mạng chuyển mạch kênh, cho phép các đầu cuối IMS có thể thực hiện và nhận các cuộc gọi đến và từ PSTN (hoặc bất cứ mạng chuyển mạch kênh nào). IMS kết nối tới mạng PSTN/CS thông qua cổng giao tiếp PSTN chức năng này được phân chia thành 3 chức năng nhỏ: SGW, MGCF, MGW như trong Hình 2.5: Hình 2.5. Kết nối IMS và mạng PSTN/CS. Signalling Gateway (SGW) SGW giao diện với mặt bằng báo hiệu của mạng chuyển mạch kênh. SGW chuyển đổi giao thức ở lớp thấp, ví dụ, một SGW chuyển MTP sang SCTP trên nền IP. Nhu vậy, SGW chuyển đổi ISUP hay BICC trên MTP thành ISUP/BICC trên SCTP/IP, để SS7 chạy trên nền IP. Media Gateway (MGW) MGW giao diện với mặt bằng phương tiện của mạng chuyển mạch kênh. Một mặt nó có thể gửi và nhận với IMS qua RTP. Mặt khác nó sử dụng một hay nhiều khe PCM để kết nối với mạng chuyển mạch kênh. Hơn nữa MGW thực hiện chuyển mã khi các đầu cuối IMS không hỗ trợ các kiểu mã hoá được sử dụng bởi CS (điều này xảy ra khi đầu cuối IMS sử dụng mã AMR còn đầu cuối PSTN sử dụng kiểu mã hoá G.711). IMS GW và TrGW. Như đã nói, IMS hỗ trợ hai phiên bản IP là IPv4 và IPv6. Tại một số điểm của một phiên, sự liên mạng giữa hai phiên bản này có thể xảy ra. Để có thể chuyển đổi giữa IPv4 và IPv6 mà không cần một thiết bị hỗ trợ nào, IMS có thêm hai thực thể chức năng để cung cấp quá trình chuyển đổi, đó là: IMS Application Layer Gateway(IMS- ALG) và Transition Gateway (TrGW). Hình 1.6 thể hiện mối quan về giữa IMS-ALG, TrGW và các phần của IMS. IMS-ALG đóng vai trò như một SIP B2BUA để duy trì 2 phần báo hiệu độc lập, một hướng đến mạng IMS và một hướng đến mạng khác. Mỗi phần này chạy trên 2 phiên bản IP khác nhau. Hình 2.6. IMS-ALG và TrGW. Thêm nữa, IMS-ALG sẽ viết lại SDP bằng cách thay đổi địa chỉ IP và số port được tạo bởi đầu cuối với một hay nhiều địa chỉ IP và port được cấp phát bởi TrGW. IMS- ALG tương tác với I-CSCF cho lưu lượng vào và với S-CSCF cho lưu lượng ra qua giao diện Mx. TrGW thực sự là một NAT-PT/NAPT-PT (Network Address Port Translator- Protocol Translator). Nó được cấu hình với một pool của IPv4 được tự động cấp phát cho một phiên. TrGW thực hiện việc chuyển đổi tại mặt bằng phương tiện (như RTP, RTCP). Mạng truy nhập. Truy nhập đến mạng lõi thông qua các border Gateway (GGSN/PDG/BAS): + Với GPRS/UMTS, GGSN nhận thực UE và điều khiển việc thiết lập các kênh phương tiện bằng cách sử dụng PDP. SGSN kết nối RAN đến mạng lõi. Nó có nhiệm vụ thực hiện cả chức năng điều khiển và xử lý lưu lượng cho mạng PS. Phần điều khiển gồm hai chức năng chính: quản lý sự thay đổi và quản lý phiên. Hình 2.7. mạng truy nhập tới IMS. Quản lý thay đổi giám sát vị trí và trạng thái của UE và nhận thực cả thuê bao và UE. Quản lý phiên xử lý điều khiển cho phép kết nối và bất cứ thay đổi nào trong những kết nối dữ liệu hiện có. Xử lý lưu lượng là một phần của quản lý phiên. GGSN cung cấp liên kết với mạng dữ liệu gói bên ngoài (IMS hay Internet). Nói cách khách GGSN định tuyến các gói IP chứa báo hiệu SIP từ UE đến P-CSCF. + Với WLAN, PDG điều khiển việc thiết lập tunnel thông qua mạng truy nhập đến UE. Những tunnel này có bảo mật nhưng không có QoS. + Với 3GPP Release 7 hỗ trợ kết nối IP trên mạng truy nhập hữu tuyến qua DSL hay Cable. 2.2. Các điểm tham chiếu IMS. Hình 2.8. Các điểm tham chiếu trong IMS. Điểm tham chiếu IMS có nhiệm vụ là điểm nối giữa các thực thể trong và ngoài mạng IMS, trao đổi các thông tin và báo hiệu, tính năng của các điểm tham chiếu được mô tả trong Bảng 2.1. Bảng 2.1: Các điểm tham chiếu liên kết các chức năng trong mạng lõi IMS. Điểm Thực thể liên quan Mục đích Giao thức Cr MRFC, AS MRFC nhận tư liệu (các kịch bản và tài nguyên ) từ một AS HTTP Cx I-CSCF, S-CSCF, HSS Thông tin giữa HSS và I-CSCF/S-CSCF Diameter Dh SIP AS, OSA, SCF, IM-SSF, HSS AS sử dụng để tìm chính xác HSS cần thiết trong môi trường nhiều HSS Diameter Dx I-CSCF, S-CSCF, SLF I-CSCF/S-CSCF sử dụng để tìm chính xác HSS cần thiết trong môi trường nhiều HSS Diameter Gm UE, P-CSCF Truyền tải tất cả các bản tin báo hiệu SIP giữa UE và IMS SIP Go PDF, GGSN Cho phép nhà khai thác điều khiển QoS trong mặt phẳng người dùng và chuyển đổi thông tin liên quan đến tính cước giữa IMS và mạng GPRS COPS Gq P-CSCF, PDF Truyền tải thông tin liên quan đến quyết định chính sách giữa P-CSCF và PDF Diameter ISC S-CSCF, I-CSCF, AS Truyền tải tất cả các bản tin giữa AS và CSCF SIP Mg MGCF -» I-CSCF MGCF chuyển đổi bản tin báo hiệu ISUP thành bản tin báo hiệu SIP và chuyển tiếp tới I –CSCF SIP Mi S-CSCF -» BGCF Truyền tải thông tin qua lại giữa S-CSCF và BGCF SIP Mj BGCF -> MGCF Truyền tải thông tin qua lại giữa BGCF và MGCF trong cùng một mạng lõi IMS SIP Mk BGCF -> BGCF Truyền tải thông tin qua lại giữa BGCF và MGCF thuộc các mạng IMS khác nhau. SIP Mm I-CSCF, S-CSCF, mạng IP ngoài Truyền tải thông tin qua lại giữa các mạng IP và IMS SIP Mn MGCF, IM-MGW Điều khiển tài nguyên trong mặt phẳng người dùng H.248 Mp MRFC, MRFP Truyền tải thông tin qua lại giữa MRFP và MRFC H.248 Mr S-CSCF, MRFC Truyền tải thông tin qua lại giữa S-CSCF và MRFC SIP Mw P-CSCF, I-CSCF, S-CSCF Truyền tải tất cả các bản tin báo hiệu giữa các CSCF SIP Rf Các CSCF, BGCF, MGCF, AS, MRFC,CDF Các thực thể IMS sử dụng trong tính cước offline đến OCS. Diameter Ro AS, MRCF, OCS, S-CSCF AS, MRCF, S-CSCF sử dụng cho tính cước trực tuyến tới OCS Diameter Rx P-CSCF, AS, CRF Thông tin dịch vụ liên quan tính cước động được chuyển giữa CRF và các thực thể IMS Diameter Sh SIP AS, OSA SCS, HSS Truyền tải thông tin giữa SIP AS/OSA SCS và HSS Diameter Si IM-SSF, HSS Truyền tải tất cả các bản tin giữa IM-SSF và HSS MAP Ut UE, AS (SIP AS, OSA SCS, IM-SSF) Cho phép UE quản lý các thông tin liên qua đến dịch vụ của mình HTTP 2.3. Các giao thức chính được sử dụng trong IMS. Kiến trúc IMS do 3GPP phát triển dựa trên các giao thức IP được chuẩn hóa bởi IETF. Giao thức IP bao gồm các giao thức về điều khiển phiên, các giao thức về chứng thực, cấp quyền và tính toán (AAA) và một số các giao thức khác. Phần này mô tả các giao thức chính được sử dụng giữa các điểm kết nối trong IMS. Sẽ không nêu rõ chi tiết các giao thức, mà chỉ giới thiệu tổng quan các giao thức. 2.3.1. Giao thức điều khiển phiên. SIP đã được chọn là giao thức điều khiển phiên cho IMS, SIP được IETF chuẩn hóa trong RFC 3261 (Request for Command). SIP tuân theo mô hình khách - chủ (client-server). Được thiết kế dựa trên các nguyên lý cơ bản từ hai giao thức HTTP, SMTP, nên SIP thừa kế hầu hết các đặc tính quan trọng của hai giao thức này. Điều này tạo ra sức mạnh cho nó bởi HTTP và SMTP là các giao thức đã rất thành công trong mạng Internet. Không giống như H323 và BICC, SIP không phân biệt giao diện người dùng tới mạng (User-to-Network) với giao diện mạng với mạng (Network-to-Network). Trong mô hình SIP chỉ có một giao thức duy nhất hoạt động thông suốt. Ngoài ra SIP là một giao thức dưới dạng văn bản do đó nó dễ dàng mở rộng, gỡ rối và phát triển các dịch vụ. SIP là một giao thức thuộc lớp ứng dụng được sử dụng cho việc thiết lập, điều chỉnh và kết cuối các phiên đa phương tiện trong một mạng IP. Nó là một phần của kiến trúc đa phương tiện – mà những giao thức vẫn đang được chuẩn hoá bởi IETF. Các ứng dụng của nó bao gồm: voice, video, gaming, messagging, điều khiển cuộc gọi và presence. Các thành phần trong SIP có thể phân loại thành các User Agent (UA) và các thành phần trung gian (là các servers). Một UA là một điểm cuối của một cuộc gọi, nó gửi và nhận các yêu cầu và đáp ứng SIP, nó là điểm kết thúc của các dòng đang phương tiện nên thường nó còn được gọi là UE. UA bao gồm 2 phần: - User Agent Client (UAC): còn được gọi là Calling Agent User là một ứng dụng có chức năng khởi tạo yêu cầu SIP. - User Agent Server (UAS): còn gọi là Called Agent User tiếp nhận, gửi trả lại, từ chối yêu cầu và gửi đáp ứng về cho user gửi yêu cầu. Hình2.9: Các thành phần SIP. Các thành phần trung gian là các thực thể chuyển các bản tin SIP đến đích, chúng được sử dụng để định tuyến và gửi lại các yêu cầu. Những server này bao gồm: Proxy server: nhận và chuyển tiếp các yêu cầu. Nó có thể biên dịch và viết lại bản tin mà không ảnh hướng đến trạng thái yêu cầu. Một proxy server có thể gửi một yêu cầu đến một số địa điểm tại cùng một thời điểm – đặc điểm này gọi là “forking proxy”. Có 3 loại proxy server: - dialog-statefull proxy: một proxy là dialog-statefull nếu nó duy trì trạng thái cuộc gọi từ yêu cầu khởi tạo (INVITE) đến yêu cầu kết thúc (BYE) - transaction-statefull proxy: là một proxy nếu nó có cơ cấu chuyển dịch trạng thái client và server trong quá trình yêu cầu - stateless proxy: là một proxy mà chuyển tiếp mọi yêu cầu và đáp ứng mà nó nhận được. Redirect server: ánh xạ địa chỉ yêu cầu thành đại chỉ mới và trả lại địa chỉ này về client. Nó không khởi tạo một yêu cầu SIP và không chuyển các yêu cầu tới các server khác, không giống như proxy server. Location server: là server giữ vị trí của user. Registrar server: là server chấp nhận các yêu cầu REGISTER. Nó được sử dụng để tiếp nhận các đăng ký từ UA để cập nhật thông tin về vị trí của chúng. Ngoài ra, còn có thêm 2 server được sử dụng để cung cấp dịch vụ cho các SIP user: Application server và Back-to-back-user-agent (B2BUA) 2.3.2. Giao thức hỗ trợ chứng thực, cấp quyền, tính cước (AAA). Diameter dựa trên RFC 3588 được chọn là giao thức AAA trong mạng IMS. Diameter là một giao thức cho việc nhận thực, cấp phép, và tính cước (AAA), được xây dựng dựa trên giao thức RADIUS - ban đầu được sử dụng cung cấp AAA, cho môi trường dial-up và truy nhập server đầu cuối. Và khi các mạng mới ra đời, AAA Working Group đưa ra thêm một số yêu cầu cho AAA để có thể áp dụng và mạng truy nhập của nhìêu nhóm khác nhau: - IP Routing for Wireless/Mobile Hosts WG (MPBILEIP) [RFC2977] - Network Access Server Requirements WG (NASREG) [RFC3169] - Roaming Operations WG (ROAMOPS) [RFC2477] - Telecommunications Industry Association (TIA) Giao thức Diameter thực ra được chia làm 2 phần: giao thức cơ sở Diameter và các ứng dụng Diameter. Giao thức cơ sở cung cấp các yêu cầu tối thiểu của một giao thức AAA, phát các đơn vị dữ liệu Diameter, khả năng thương thảo, xử lý lỗi, … Ứng dụng Diameter dựa trên giao thức cơ sở, định nghĩa các chức năng ứng dụng riêng. Hiện nay, một số ứng dụng Diameter đã được đưa ra: Mobile IP, NASREQ, Extexsible Authentication Protocol (EAP) , Diameter credit control và Diameter SIP application. Giao thức cơ sở Diameter sử dụng cả hai giao thức truyền tải TCP và SCTP. Tuy nhiên STCP. Tuy nhiên SCTP được chọn nhiều hơn, nó thể chia nhiều luồng độc lập vào trong một kết nối SCTP, thay vì giữ tất cả các luồng đó riêng như trong TCP. Cả IPsec và TLS đều được sử dụng cho bảo mật kết nối. IMS sử dụng Diameter trong nhiều giao diện, mặc dù vậy các giao diện này có thể sử dụng các ứng dụng Diameter khác nhau. Ví dụ IMS sử dụng một Diameter ứng dụng trong quá trình thiết lập cuộc gọi nhưng lại sử dụng một Diameter ứng dụng khác trong tính cước. 2.3.3. Các giao thức khác. Bên cạnh SIP và Diameter, IMS còn sử dụng nhiều giao thức khác như: Giao thức dịch vụ chính sách mở thông thường COPS (Common Open Policy Service) được dùng để truyền tải chính sách giữa các điểm quyết định dịch vụ PDPs (Policy Decision Points) và các điểm thực hiện chính sách ( Policy Enforcement Points). H.248 (ITU-T khuyến nghị H.248) được sử dụng bởi các nút báo hiệu để điều khiển các nút trong mặt phẳng media. RTP (Real-Time Transport Protocol, RFC 3550) và RCTP (RTP Control Protocol, RFC 3550) dùng để truyền tải media như video và audio… CHƯƠNG 3: CÁC DỊCH VỤ ỨNG DỤNG TRONG IMS. Với các mạng hiện nay, rất nhiều dịch vụ có thể được cung cấp tốt ở ngoài IMS. Hai user có thể thiết lập một video conference trên miền chuyển mạch kênh và gửi các tin nhắn đa phương tiện sử dụng MMS. Vào cùng một thời điểm họ có thể lướt web và kiểm tra email trên miền chuyển mạch gói (như GPRS). Họ thậm chí có thể truy nhập một server hiện hành trên Internet để kiểm tra xem có nhiều người sẵn sàng muốn tham gia một video conference hay không. Cho rằng tất cả các dịch vụ được mô tả được cung cấp với một chất lượng dịch vụ tốt mà không có IMS. Vậy thì IMS thực sự cung cấp cái gì? Trước tiên, IMS cung cấp tất cả các dịch vụ sử dụng công nghệ chuyển mạch gói, nhìn chung nó hiệu quả hơn công nghệ chuyển mạch kênh. Tuy nhiên sức mạnh thực sự của IMS khi so sánh với các trường hợp nêu trên là IMS tạo ra môi trường mà ở đó dịch vụ nào cũng có thể truy nhập bất kỳ một khía cạnh nào của phiên. Điều này cho phép các nhà cung cấp dịch vụ tạo ra nhiều dịch vụ hơn trong một môi trường mà tất cả các dịch vụ đều độc lập với nhau. Ví dụ, một dịch vụ có thể chèn một thông báo vào một conference dựa trên một sự kiện xảy ra trên Internet, giống như thay đổi trạng thái hiện tại của một người đồng sự từ busy sang available. Một dịch vụ khác có thể hiển thị trên màn hình của user trang web của một người đang gọi mỗi khi cuộc gọi được nhận. Hơn nữa, các dịch vụ thực hiện cùng một lúc có thể tự động thiết lập trạng thái hiện thời của user sang bận và chuyển hướng các cuộc gọi vào đến một địa chỉ email thay vì đến một voicemail cho trước. Khi các dịch vụ trên mạng có thể truy nhập đến tất cả các mặt của một phiên, chúng có thể thực hiện rất nhiều hoạt động mà không gửi bất kỳ dữ liệu nào đến thiết bị đầu cuối. Nguồn sóng dư thừa có thể được sử dụng để cung cấp chất lượng dịch vụ cao hơn đến các user đang hoạt động hay để cung cấp cho nhiều user hơn với cùng một chất lượng dịch vụ. Một tiện ích quan trọng khác của IMS là nó không phụ thuộc vào miền chuyển mạch kênh Chương này giới thiệu về một số dịch vụ cơ sở trong IMS, chúng là các khối được xây dựng chung và tái sử dụng được cho việc xây dựng dịch vụ. 3.1. Presence 3.1.1. Giới thiệu Sự hiện diện (presence) và thông điệp tức thời đã và đang thay đổi viễn cảnh của thế giới truyền thông. Presence sẽ là trái tim của mọi liên lạc và là một chức năng mới không thể thiếu cho chiếc điện thoại. Presence cũng sẽ là một cơ hội kinh doanh cho các nhà điều hành và cung cấp dịch vụ. Presence là một hồ sơ động của user, có thể thấy bởi user khác và được sử dụng để giới thiệu, chia sẻ thông tin và điều khiển các dịch vụ. Presence có thể coi như là trạng thái của user được nhận thấy bởi các user khác, và cũng có thể quan sát trạng thái của các user khác. Trạng thái có thể chứa các thông tin cá nhân như: trạng thái thiết bị, vị trí, cũng như các dịch vụ mà user sử dụng để liên lạc với người khác: voice, video, instant message … Ai sử dụng dịch vụ presence? Sẽ có nhiều nhóm user khác nhau có thể sử dụng dịch vụ presence cho nhiều mục đích khác nhau. Những nhóm này trải rộng từ các doanh nhân đến thanh niên và trẻ em. Trong khi Presence được sử dụng nhiều cho việc tăng khả năng quản lý cho công việc, giới trẻ thì lại tìm kiếm một cách mới để khẳng định chính mình. Dịch vụ Presence nâng cao (Presence-enhanced) Đối với các dịch vụ Presence cơ bản, nhà điều hành có thể đem lại nhiều thuộc tính dịch vụ khác nhau: vị trí, khả năng đầu cuối. Dịch vụ Presence-enhanced sử dụng các thông tin presence trong các vùng dịch vụ riêng. Đây là một cơ hội lớn cho các công ty muốn mở rộng sự kinh doanh của họ. Ví dụ như định tuyến cuộc gọi cũng như các dịch vụ game qua mạng, Presence tạo ra các phương pháp quảng cáo linh động và các kênh thông tin chia sẻ. Với presence, làm việc theo nhóm hiệu quả hơn, mang đến khả năng chia sẻ thông tin cho mỗi một thành viên trong nhóm: vị trí cuộc họp, các kế hoạch … Presence đóng góp cho việc kinh doanh Presence có thể đóng góp cho những việc kinh doanh, các dịch vụ Presence và Presence-enhanced đều sẽ được sử dụng. Các nhà điều hành và cung cấp dịch vụ đóng vai trò chính trong việc duy trì các dịch vụ này. Dịch vụ Presence di động là một phần trong danh mục dịch vụ của nhà điều hành. Thuê bao di động ngày nay đạt đến con số hàng tỉ trên thế giới, là một kho lợi nhuận cho các dịch vụ mới. Presence tạo ra nhiều dịch vụ mới như instant message. Presence cũng làm giảm đáng kể các cuộc gọi không thành công hay bị từ chối, điều này có được do biết được trạng thái của user hiện thời (busy hay available, online hay offline…) Các nhà điều hành cũng cần tính toán cẩn thận giá thành của dịch vụ, để cho phép user có thể dễ dàng lựa chọn mà không cần suy nghĩ quá nhiều về giá cước. Vậy Presence là gì? Bản chất của Presence gồm 2 thứ đó là: trạng thái của user có thể thấy được (available) bởi các user khác, và ngược lại trạng thái của các user khác cũng có thể thấy được bởi user này. Các thông tin về sự hiện diện có thể gồm: - tính sẵn sàng của user và thiết bị đầu cuối - truyền thông - khả năng của thiết bị đầu cuối - hoạt động hiện tại - vị trí Có thể hình dung rằng Presence sẽ làm thuận tiện cho tất cả truyền thông di động, không chỉ là IM. Instant message là một phần tương tác chính, là dịch vụ truyền thông thời gian thực trên Internet và Presence ở trong IM thể hiện ở chỗ bạn có thể biết được một người bạn của bạn có online hay không trước khi bắt đầu chat với người đó. Tuy nhiên, trong môi trường di động, nó không chỉ hỗ trợ IM, nó còn được sử dụng như một người chỉ ra khả năng bắt đầu của bất kỳ phiên nào, bao gồm cả: cuộc gọi, video, gaming … Các dịch vụ và ứng dụng Presence sẽ được áp dụng trong tương lai gần. Một ví dụ điển hình của ứng dụng này đó là danh bạ được nhúng thông tin Presence (như hình 3.1). Hình 3.1. Giới thiệu dịch vụ presence. 3.1.2. SIP cho Presence. SIP được mở rộng cho Presence bằng sự tạo ra một gói Event gọi là “presence”. Gói tin Event là một gói tin tập hợp các thông tin về trạng thái được thông báo bởi một notifier cho một subscriber. Khi thuê bao muốn tham gia dịch vụ Presence, thì đặt “presence” vào trong Event header [RFC3265]. Một số khái niệm để mô tả subscriber và notifier: + Presentity: là một thực thể Presence, người cung cấp thông tin presence cho dịch vụ Presence (Như hình vẽ Alice đóng vai trò là Presentity) Hình 3.2. SIP Presence. + Presence User Agent (PUA): một Presentity có nhiều thiết bị được gọi là các PUA, điều khiển thông tin Presence cho một presentity và xuất ra các thông tin Presence. Hình 3.2 chỉ ra 3 PUA: một đầu cuối IMS, laptop và desktop. Mỗi một cái mang một thông tin về Alice (presentity). Chúng có thể có nhiều thông tin về Presence như giờ nào Alice sẽ trở lại sau bữa trước, Alice có sẵn sàng cho một phiên truyền hình hội nghị hay chỉ muốn nhận cuộc gọi. + Presence Agent (PA): là một SIP UA có khả năng nhận các yêu cầu, đáp ứng chúng và sinh ra các khai báo. Tất cả các PUA đều gửi thông tin về PA. PA kết hợp chúng lại và đưa ra một cái nhìn hoàn chỉnh về sự hiện diện của Alice. + Watcher: là một thực thể yêu cầu thông tin Presence (từ PA) của một presentity. Hình 3.2 có 2 Watcher là Bob và Cynthia. Yêu cầu NOTIFY mang thông tin trạng thái, trong trường hợp này, thông tin trạng thái là trạng thái Presence của một Presentity, và Presentity upload các thông tin Presence bằng PUBLISH. Các khai báo sự kiện không chỉ rõ làm thế nào để biết trạng thái của một sự kiện và lấy thông báo về những thay đổi trạng thái của sự kiện đó. Tuy nhiên, một nhánh của SIP cho phép một client lấy được trạng thái sự kiện của nó, sử dụng phương pháp PUBLISH [RFC 3903]. Các yêu cầu PUBLISH là các trạng thái mềm (trạng thái thì thay đổi thường xuyên tuỳ vào hoạt động của user) nên cần phải được refresh liên tục. Event header được sử dụng để chỉ định trạng thái của sự kiện được xuất ra. Yêu cầu URI được sử dụng để xác định nguồn tài nguyên trạng thái, một nhãn được sử dụng bởi client và cung cấp bởi server cho phép client cập nhận trạng thái sử dụng PUBLISH. 3.1.3. Kiến trúc dịch vụ Presence trong IMS. Một số định nghĩa: + Resource List Server: phân phối các yêu cầu SUBSCRIBE cho Watcher khi nó muỗn biết thông tin Presence của nhiều Presentity. + Presence Server: trong IMS Presence Server còn được gán cho PA (Presence Agent) Hình 3.3. Kiến trúc dịch vụ Presence trong IMS. Hình 3.3 môt tả kiến trúc IMS. Đầu cuối IMS đóng vai trò của một watcher hay một PUA. Một RLS còn được thực hiện như một AS. Và bất kỳ một AS nào cung cấp dịch vụ này đều có thể đóng vai trò như một watcher của thông tin Presence của Presentity. Hầu như mọi giao diện đều có tên bắt đầu bằng “P” như Pw, Pi, Px, nhưng hầu hết chúng đều đã tồn tại trong IMS và được chuyển sang chức năng Presence. Chỉ có điểm tham chiếu Pen, nó cho phép AS đóng vai trò như một PUA để xuất thông tin presence cho PA của presentity. PUA có được thông tin presence từ nhiều nguồn khác nhau như HLR, MSC/VLR (Mobile Switching Center/Visited Lôcatin Register) trong mạng CS, SGSN, GGSN, GPRS …. Điểm tham chiếu Ut là giao diện giữa đầu cuối IMS và AS (như PA hoặc RLS). Ut cho phép user lấy thông tin liên quan đến cấu hình và điều khiển dữ liệu (ví dụ: các danh sách presence, cấp phép watcher …). Giao thức tại điểm này là XCAP (XML Configuration Access Protocol). 3.1.4. Presentity list. Giả sử rằng các user (watcher) muốn biết thông tin Presence của nhiều presentity (friend). Sẽ là không tinh tế nếu user gửi vô số các yêu cầu SUBSCRIBE, một yêu cầu cho một Presentity. Ví dụ như trong hình 3.4: Alice muốn biết trạng thái Presence của Bob, David và Peter. Alice đóng vai trò là một watcher gửi yêu cầu SUBCRIBE đến mỗi Presence Agent (1), (3), (5). Sau đó, cô ấy nhận được NOTIFY từ họ (7), (9), (11). Nếu watcher muốn nhận thông tin presence cho 100 presentity, quá trình cần phải có ít nhất 400 bản tin SIP Hình 3.4. Presence không có RLS. Để giải quyết vấn đề này thì IEFT đã đưa ra một khái niệm gọi là Resource List. Một Resource List là một danh sách các SIP URI chứa trong một thực thể chức năng gọi là Resource List Server (RLS), còn được gọi là URI-list cho các yêu cầu SUBCRIBE. Và khi khái niệm Resource list được áp dụng cho dịch vụ Presence, nó còn được gọi là Presence List. Một URI-list nhận yêu cầu từ UA và chuyển tiếp chúng đến nhiều user khác, nó còn tổng hợp nhiều thông tin Presence nhận được trong NOTIFY. Ví dụ như ở hình 3.5, thay vì gửi yêu cầu SUBSCRIBE đến mỗi user, Alice gửi một yêu cầu SUBSCRIBE (1) đến Presenlist. Yêu cầu này được nhận bởi URI-list (hay RLS). Alice trước đó đã cung cấp URI-list với danh sách các URI của Presentity. URI- list gửi yêu cầu SUBSCRIBE đến mỗi URI trong danh sách (3), (5), (7). Sau đó khi URI-list nhận được NOTIFY (9), (11), (13), nó tập hợp lại thông tin Presence và gửi một NOTIFY (15) đến Alice. Cơ cấu này tiết kiệm một lượng lớn băng thông cho mạng truy nhập của Alice, và hơn nữa nó yêu cầu chỉ một lượng nhỏ công suất của PUA. Hình 3.5. Presence với RLS. Điểm tham chiếu Ut trong kiến trúc IMS được sử dụng để điều khiển các resource list. 3.1.5. Các thủ tục báo hiệu trong điều hành dịch vụ Presence. 3.1.5.1. Lấy thông tin Presence. Hình 3.6 thể hiện watcher đã thực hiện thành công quá trình lấy thông tin Presence của một Presentity cư trú trong một mạng khác, trong khi watcher cư trú ở một mạng nhà. Sau quá trình này, user (watcher) sẽ biết được trạng thái của người mà mình muốn liên lạc (presentity) như thế nào: đang ở đâu, có bận hay rảnh… Hình 3.6. Đăng kí Presence thành công. Ở đây UA đóng vai trò là một PUA và quá trình này thực hiện thành công trong miền chuyển mạch gói PS. 3.1.5.2. Xuất thông tin Presence. Hình 3.7 thể hiện quá trình xuất thông tin Presence của user đến một presentity thành công. Sau quá trình này Presentity có thể biết được trạng thái hiện thời của user. Hình 3.7: Xuất thông tin Presence thành công. 3.1.5.3. Lấy thông tin từ RLS. Hình 3.8. Quá trình lấy thông tin từ RLS. Hình 3.8 cho thấy một ví dụ về một watcher lấy thông tin Presence từ một RLS. Danh sách của các presentity (resource) được chuyển đến sử dụng SIP URI. Bản tin NOTIFY được chuyển ngay sau khi nhận được yêu cầu SUBSCRIBE. Nếu RLS không chứa thông tin Presence thì NOTIFY không chứa gì. 3.2. Truyền thông điệp – Messaging. 3.2.1. Giới thiệu. Có rất nhiều dạng của dịch vụ Messaging, nhìn chung messaging là chuyển một thông điệp từ một thực thể đến một thực thể khác. Các thông điệp có thể dưới nhiều hình thức, bao gồm nhiều loại dữ liệu, và có thể được phân phát bằng nhiều cách khác nhau. Thông thường nhất là các thông điệp đa phương tiện cũng như text được truyền đi bằng near-real time bằng các hệ thống thông điệp tức thời (IM) hoặc là một email trong mailbox. Phần này chỉ đề cập đến một số nội dung của messaging trong IMS. IMS messaging có 3 dạng - thông điệp trực tiếp (immediate messaging) - thông điệp dựa trên phiên (session-based messaging) - thông điệp phân phát trì hoãn (deferred delivery messaging) Mỗi một dạng messaging có những đặc điểm riêng của nó; vì thế messaging được nghĩ dưới dạng đơn giản nhất của nó là một dịch vụ truyền thông điệp từ A đến B. Thật ra, một trong những yêu cầu của IMS messaging là dễ dàng liên mạng giữa các loại messaging khác nhau. 3.2.2. Kiến trúc IMS messaging. Trong ba loại messaging, immediate messaging và session-based messaging sử dụng trực tiếp kiến trúc IMS. Deferred delivery messaging sử dụng miền chuyển mạch kênh PS, mặc dù nó có một hạ tầng riêng đến IMS. 3.2.2.1. Immediate messaging. Immediate messaging tương tự như kiểu thông điệp tức thời IM. Nó sử dụng SIP MESSAGE để gửi bản tin giữa các peer trong thời gian gần thực (near-real time). Hình 3.9. Dòng Immediate messaging. Trong Immediate messaging, UE tạo ra một yêu cầu MESSAGE, điền các nội dung vào - bao gồm text và cả hình ảnh hoặc âm thanh –với địa chỉ của người nhận (được chuyển đổi thành URI). Yêu cầu sau đó được định tuyến qua các thành phần của IMS tương tự như với bản tin INVITE, cho đến khi tìm được đường đến UE của người nhận. Không có một giao thức phiên nào liên quan đến quá trình này, mỗi Immediate message là một quá trình độc lập và không có quan hệ với bất kỳ yêu cầu nào trước đó. Nếu một Immediate message được nhận trong khi thuê bao IMS đang offline, hay ở trạng thái không đăng kí, bản tin MESSAGE sẽ được định tuyến đến AS, AS sẽ lưu trữ nội dung này lại và khi user đăng nhập vào, AS sẽ phát bản tin này cho user. Thông thường thì Immediate message được gửi cho một user nào đó. Tuy nhiên, cũng có thể gửi một tin nhắn cho một số người bằng cách sử dụng List server trong IMS. Về cơ bản thì một IMS user có thể tạo ra một tên riêng, sử dụng địa chỉ SIP dưới dạng PSI (Public Service Identifier), và chỉ phổ biến tên này trong một nhóm các thành viên nào đó. Khi một MESSAGE được gửi đến PSI tương ứng trong danh sách, yêu cầu này sẽ được định tuyến đến List server. List server với một AS của nó, sẽ giữ tin nhắn lại và tạo ra một yêu cầu mới cho mỗi thành viên trong danh sách. 3.2.2.2 Session-based messaging. Session-base messaging có mối quan hệ giống như thông điệp đã sử dụng trên Internet: IRC (Internet Relay Chat) Hình 3.10. Dòng Session-base messaging. Trong chế độ này, user thường tham gia vào một phiên mà trong đó dòng phương tiện chính là các tin nhắn dạng text ngắn (ngôn ngữ chat). Cũng giống như bất kì một phiên nào khác: session-base messaging bắt đầu khi các bên tham gia bắt đầu phiên và kết thúc khi đóng phiên đó lại. Sau khi một phiên được thiết lập sử dụng SIP và SDP giữa các phiên – dòng phương tiện sau đó được chuyển trực tiếp giữa các đầu cuối. Hình 3.10 minh hoạ một phiên messaging. Session-base messaging có thể là peer-to-peer, trong trường hợp này nó bắt chước giống như một cuộc gọi voice thông thường, chỉ có một điều khác biệt là dòng phương tiện chính của phiên này là dạng text. Tuy nhiên, session-base messaging không chỉ hạn chế truyền thông điệp dưới dạng text, nó còn có khả năng kết hợp các phiên phương tiện khác với phiên tin nhắn. Và nhiều ứng dụng hữu ích cũng có thể áp dụng cùng với chức năng này, ví dụ, kết hợp video với chat dưới dạng text có thể là một ứng dụng phù hợp đối với những người bị yếu chức năng nghe (khiếm thính). Giao thức chuyên chở các thông điệp trong phiên này gọi là Message Session Relay Protocol (MSRP). MSRP ở trên TCP, và có thể mang bất kì dữ liệu MIME nào được đóng gói. Các thông điệp có thể có kích thước bất kỳ, bởi vì một trong những đặc điểm của giao thức là có thể hỗ trợ gửi một thông điệp hoàn chỉnh với từng khúc nhỏ và tự động tái hợp ở phía nhận. Session-based messaging cũng áp dụng tốt cho chức năng hội nghị, có thể tạo một phiên chat với nhiều bên tham gia. 3.3. Push to talk over cellular. 3.3.1. Giới thiệu. Push to talk over cellular (PoC) cung cấp dịch vụ truyền thoại điểm-điểm và điểm- đa điểm. Ý tưởng là user chọn một vài cá nhân hoặc một nhóm người mà user muốn liên lạc, và sau đó nhấn nút để bắt đầu nói chuyện. Hình 3.11. Push to talk over Cellular Phiên kết nối trong thời gian thực, là một chiều, khi một người nói thì người khác chỉ việc nghe. Việc chuyển sang nói được yêu cầu bằng cách nhấn nút nói và được công nhận trên cơ sở “first come first served” – yêu cầu nào đến trước sẽ được đáp ứng trước. Kết nối không cần các bên nhận chấp nhận và được nghe thông qua loa ngoài của điện thoại. User cũng có thể chọn để nhận một phiên đàm thoại sau khi đã chấp nhận một lời mời. Nếu cần thiết có sự riêng tư, user có thể nghe bằng tai nghe. Dịch vụ này dựa trên multi-unicasting. Mỗi client gửi các gói dữ liệu đến một PoC server và trong trường hợp liên lạc theo nhóm, server sẽ gửi các gói này đến tất cả các máy thu (hình 3.11). Không một quá trình multicast nào được thực hiện trong mạng truy nhập cũng như mạng lõi, sự quản lý tính di động được thực hiện bởi mạng vô tuyến. Điều này giải thích tính trong suốt của dịch vụ PoC đối với mạng tế bào và mạng cố định. Điều khiển phiên PoC dựa trên giao thức SIP và lưu lượng thoại được mang bởi giao thức RTP/RTCP. 3.3.2 Kiến trúc PoC Chuẩn PoC phiên bản đầu tiên (Release 1) của OMA bao gồm PoC client, PoC application server và PoC XML Document Management Server (PoC XDMS). XDMS được coi như là một phương tiện quản lý thiết lập cấu hình ứng dụng cũng như lưu trữ các thiết lập. Một XDMS server mà lưu trữ các dữ liệu riêng cho PoC gọi là “PoC XDMS”. Sử dụng điểm tham chiếu POC-8, PoC server có thể lấy các tài liệu liên quan đến PoC (ví dụ như danh sách truy nhập) và sử dụng điểm tham chiếu PoC- 5, PoC server có thể lấy được danh sách chung từ Shared XDMS. Các PoC server xử lý các ứng dụng riêng như điều khiển talk burst (nhóm gọi), điều khiển phiên PoC. Chúng cũng cung cấp các giao diện cho sự giám sát và hệ thống quản lý mạng, tạo Charging Detail Record (CDR). Hình 3.12. Kiến trúc PoC. PoC server kết nối với IMS thông qua điểm tham chiếu ISC. IMS nắm giữ các chức năng chung như nhận thực user cho PoC, định tuyến phiên và tính cước dựa trên SIP. PoC client thông thường là một phần mềm trong UE nhưng nó cũng có thể là một ứng dụng (trong PC). Thông thường, dịch vụ Presence kết hợp với PoC, khi Presence có thêm các dữ liệu PoC (ví dụ, user có thể biết được sự sẵn sàng liên lạc PoC của user khác). 3.3.3. Các đặc điểm của PoC. 3.3.3.1. Liên lạc PoC. PoC hỗ trợ nhiều chế độ liên lạc để phục vụ cho nhu cầu của các nhóm khác nhau. Sự khác nhau chính giữa những chế độ này liên quan đến chính sách nhóm và sự thiết lập phiên. Nói theo cách khác đó là, làm thế nào để user tạo một nhóm và thêm/xoá các thành viên trong nhóm. Làm thế nào để kích hoạt một phiên và điều khiển truy nhập như thế nào? Trong liên lạc nhóm quay số ra (dial-out group), một user mời một nhóm user tham gia một phiên nhóm. User được lời mời và họ có thể tham gia sử dụng chức năng trả lời tự động hay bằng tay. Nhóm được mời có thể là nhóm PoC chỉ định trước (pre-arrange PoC group) hoặc một danh sách được chọn từ danh bạ của user (ad hoc PoC group). Khả năng xem được sự sẵn sàng của user khác (sử dụng Presence) mang đến sự tiện ích hơn cho user. Có một vài quy luật đặc biệt cho nhóm người gọi có chỉ định trước. Đầu tiên, phiên PoC giữa các thành viên trong nhóm được thiết lập khi bất kì một thành viên nào gửi lời mời đến các thành viên khác tham gia. Thứ hai, sự liên lạc bắt đầu sau khi thành viên đầu tiên đầu tiên trong nhóm chấp nhận lời mời. Thứ ba, sự tham gia một phiên chỉ được cho phép đối với những thành viên đã xác định trước (thành viên trong nhóm chỉ định). Tương tự như vậy, cũng có một số luật cho ad hoc PoC group. Một nhóm ad hoc PoC được tạo ra khi một PoC user mời một hay nhìêu user vào một phiên PoC. Chỉ cho phép những người được mời, tức là một user muốn tham gia và phiên thì phải nhận được lời mời tham gia (ví dụ như SIP INVITE hay SIP REFER từ PoC server điều khiển) Trong liên lạc nhóm tham dự (join-in group) hay còn gọi là nhóm chat, các bên tham gia phải tự chủ động tham gia và nhó,user có đủ quyền điều khiển với nhóm mà user tham gia (user không bao giờ nhận được một dữ liệu nào nếu họ không tham gia vào nhóm). Sự điều hành có vẻ thích hợp cho những hoạt động được kế hoạch trước. Hình 3.13. Các chế độ liên lạc PoC. Sự tham gia vào chat group tương tự với các hoạt động hàng ngày như xem TV, tham gia một cuộc họp. User có thể tham gia vào nhiều phiên chat đồng thời. Chat group có thể là nhóm không hạn chế điều khiển truy nhập hoặc hạn chế với danh sách các thành viên. Nhóm không hạn chế được mở cho bất kì người nào biết định danh của nhóm (SIP URI của nhóm), tên này có thể được tìm thấy trong một phòng chat hay ở nhà điều hành. Nhóm hạn chế thích hợp cho việc thảo luận về các đề tài riêng hay trong một diễn đàn, nó chỉ cho phép truy nhập với các user xác định trước, user cần biết định danh nhóm và phải được cấp quyền tham gia. 3.3.3.2. Các phiên PoC đồng thời. So với các dịch vụ thoại truyền thống, PoC đưa ra khả năng tham gia nhiều hơn một phiên PoC tại cùng một thời điểm mà không cần phải giữ bất kì một phiên nào. Khả năng này được gọi là “chức năng phiên PoC đồng thời”. Ví dụ, khi một user A sử dụng chức năng này trên thiết bị của A, nó tự động tham gia vào những nhóm mà A đã cấu hình trước. Hơn nữa, chế độ này cũng cho phép user tham gia vào chat group trong khi vẫn có thể nhận one-to-one PoC với các user khác. Khi A muốn nói, chỉ việc chọn nhóm và nhấn nút. Việc nhận dòng phương tiện từ mạng đòi hỏi sự hỗ trợ từ server PoC của A. PoC server cần phải lọc lưu lượng của nhiều phiên để A nghe một phiên với quy luật sau: - User có thể tự khoá vào một nhóm, chỉ có lưu lượng từ nhóm đó được phân phối cho user - User có thể thiết lập một phiên như là phiên PoC primary (ưu tiên) - Trong số các phiên PoC secondary, lưu lượng được phân phối khi cuộc đối thoại vẫn còn duy trì. Sau một khoảng thời gian primary im lặng (độ dài khoảng lặng được quy định bởi nhà điều hành), PoC server sẽ chọn dòng phương tiện từ các phiên khác. 3.3.3.3. Các chế độ thiết lập phiên PoC. Có hai chế độ phiên: phiên thiết lập trước (pre-establish session) và phiên thiết lập khi yêu cầu (on-demand session). Sự khác biệt chính giữa các chế độ này là ở chỗ các tham số thương thảo. Trong chế độ phiên thiết lập trước, một user thiết lập một phiên đến Participating PoC và thương thảo tất cả các tham số về phương tiện trước khi đưa ra yêu cầu cho các user khác. Trong chế độ yêu cầu, các thông số được thương thảo khi user thực hiện yêu cầu cho một phiên PoC. Chế độ thiết lập trước cho phép PoC client mời các PoC client hay nhận phiên PoC mà không cần phải thương thảo lại các thông số, điều này giúp giảm thời gian thiết lập một phiên. Ở hình 3.14, phía trên, PoC client thực hiện phiên thiết lập trước. Ở phần phía dưới, khi Tobias muốn tiếp xúc với user tên là Tuomo. PoC client của Tobias phát ra một yêu cầu SIP REFER chứa danh định của Tuomo như là một user đích. PoC server của Tobias đóng vai trò chức năng điều khiển và cả chức năng tham gia, gửi yêu cầu SIP INVITE qua IMS đến mạng đích. Hình 3.14. Phiên PoC thiết lập trước. PoC server của Tuomo nhận yêu cầu này và chấp nhận phiên ngay lập tức, nếu Tuomo đang sử dụng chế độ thiết lập phiên trước, và lập chế độ trả lời tự động cho Tuomo. Tuomo nhận bản tin Talk Burst Control từ PoC server, chỉ ra rằng cuộc gọi bắt nguồn từ Tobias, sau đó nó sẽ Ack bản tin này. Khi PoC server chức năng điều khiển nhận báo hiệu 200 OK, nó gửi bản tin Talk Burst Control cho Tobias để bắt đầu cuộc nói chuyện. Hình 3.15 minh hoạ chế độ thiết lập phiên yêu cầu. Khi Tobias muốn thiết lập một phiên với Tuomo, sẽ sinh ra một yêu cầu SIP INVITE bao gồm các thông tin phương tiện. PoC server của Tobias đóng cả vai trò chức năng và vai trò tham gia, nó gửi yêu cầu này qua IMS đến mạng đích. PoC server của Tuomo (chỉ đóng vai trò tham gia) nhận yêu cầu này và thiết lập chế độ trả lời của Tuomo. Trong trường hợp này do Tuomo đã thiết lập chế độ trả lời tự động trước, nên PoC server có nó gửi bản tin 183 Session Progress trở lại PoC server điều khiển. Hình 3.15. Thiết lập phiên PoC theo yêu cầu. Vào thời điểm gửi 183 Session Progress, cả PoC server của Tobias và Tuomo đều đồng thời thực hiện: PoC server tham gia của Tuomo gửi yêu cầu SIP INVITE đến UE của Tuomo, sau đó UE này đáp ứng lại bằng bản tin SIP 200 OK cho PoC server, khi đó PoC server gửi lại bản tin 200 OK. PoC điều khiển của Tobias gửi bản tin 200 OK đến UE của Tobias. 3.3.4. Mặt bằng người dùng (user plane). Mặt bằng người dùng của PoC bao gồm 3 thành phần: dòng phương tiện (gồm các Talk Burst), Talk Bust Control và phản hồi chất lượng (Qualify Feedback) (Hình 3.16) Hình 3.16. Mặt bằng người dùng trong PoC. PoC server tham gia chuyển tiếp bản tin Talk Burst, Talk Burst Control và phản hồi chất lượng dịch vụ giữa PoC server điều khiển và PoC client, ngoại trừ các trường hợp sau: - PoC client có một phiên thiết lập trước với PoC server - PoC client và PoC server hỗ trợ phiên đồng thời - PoC server cần ghi lại dòng phương tiện để hỗ trợ cho chức năng tính cước. - PoC server được sử dụng cho việc thích nghi các dòng phương tiện khác. - PoC server cần cho các cuộc ngăn xen theo luật - PoC server đóng vai trò là một Gateway giữa hai giao thức Talk Burst Control khác nhau. 3.3.4.1. Talk Burst. Talk Burst đơn giản là một dòng phương tiện từ một user đến PoC server điều khiển. PoC server điều khiên phân phối Talk Burst đến tất cả các thành viên tham gia vào phiên. Phiên PoC là một tầng chia sẻ, có nghĩa là chỉ một Talk Burst tại một thời điểm có thể được phân phối. Thêm vào đó, bởi vì trong một phiên PoC nhóm, có nhiều thành viên, cho nên cần một chức năng phân xử (arbitrator function) – quản trị tầng điều khiển cho ai được phép gửi dòng phương tiện tại bất kì một thời điểm nào cho trước. 3.3.4.2. Talk Burst Control. Để điều khiển tầng, PoC đưa ra Talk Burst Control Protocol (TBCP). TBCP được sử dụng để yêu cầu, từ chối và huỷ bỏ một tầng phiên PoC. Quản trị tầng, hay TBCP server luôn luôn được đặt trong PoC chức năng điều khiển. TBCP gồm có các bản tin sau: - TBCP Talk Burst Request (TB_Request): bản tin này được gửi bởi client. - TBCP Talk Burst Granted (TB_Granted): bản tin được gửi bởi PoC server cho client để thông báo rằng client được công nhận. Điều này có nghĩa là client được cho phép gửi một Talk Burst và sẽ được nghe bởi các thành viên khác. - TBCP Talk Burst Deny (TB_Deny): bản tin này được gửi bởi PoC server cho một PoC client để thông báo răng client đã bị từ chối. - TBCP Talk Burst Release (TB_Release): được gửi bởi PoC client cho PoC server để báo răng client đã gửi xong Talk Burst của nó. - TBCP Talk Burst Taken (TB_Taken): gửi từ PoC server đến tất cả các thành viên trong phiên PoC đang gửi một Talk Burst - TBCP Talk Burst Revoke (TB_Revoke): gửi bởi PoC server, server có thể ngắt một Talk Burst quá lâu. - TBCP Talk Burst Idel (TB_Idle) - TBCP Talk Burst Acknowledgement (TB_Ack) - TBCP Talk Burst Queue Status Response (TB_Queued) - TBCP Talk Burst Queue Status Request (TB_Position) - TBCP Connect (Connect): ở trong phiên thiết lập trước, bản tin này được gửi bởi PoC server đến PoC client để chỉ ra rằng một phiên mới đã được nhận và một tầng đựơc tạo ra cho phiên đó. - TBCP Disconnet (Disconnect): ở trong phiên thiết lập trước, bản tin này được gửi bởi PoC server đến PoC client chỉ ra rằng một phiên kết thúc, tầng tương ứng bị huỷ bỏ. 3.3.4.3. Phản hồi chất lượng dịch vụ. PoC server và client có thể tuỳ chọn tạo, gửi và xử lý các thông báo phản hồi chất lượng dịch vụ. Phía thu RTP có thể tạo ra phản hồi chất lượng ở hai dạng: Sender Report (SR) và Receiver Report (RR). Sự khác biệt giữa RR và SR là SR bao gồm thông tin về dữ liệu được gửi; cả hai đều chứa các thông báo về các gói đã nhận: tổng số gói RTP, tổng số octet của dữ liệu được nhận, thời gian truyền của các gói, jitter. Trong mặt bằng người dùng PoC, một PoC client tạo ra một SR mỗi khi nó gửi xong một Talk Burst (ví dụ, sau khi gửi TB_Release cho PoC server). PoC client gửi một RR khi một trong 2 điều sau đây xảy ra: - PoC client nhận một SR. - PoC client nhận chỉ thị răng Talk Burst đã kết thúc (ví dụ như bản tin TB_Idle) 3.3.5 Chế độ trả lời. PoC có hai chế độ trả lời: nhân công (manual) và tự động. Chế độ trả lời nhân công là chế độ trả lời được sử dụng trong thoại truyền thống. Khi đầu cuối nhậu một lời mời phiên PoC, nó thông báo cho user (sử dụng chuông). Tại thời điểm đó, user sẽ quyết định trả lời hay từ chối lời mời. Hình 3.17. Chế độ trả lời PoC nhân công. Hình 3.17 thể hiện dòng bản tin cho chế độ trả lời nhân công. Cần chú ý rằng các đầu cuối PoC không sử dụng đáp ứng xác thực tạm thời – reliable provisional responses (được sử dụng giữa các PoC server), cho nên không có sự chuyển dịch của bản tin PRACK sau đáp ứng 180 Ringing (2). Hình 3.18. Chế độ trả lời PoC tự động. Trong chế độ trả lời tự động, user thiết lập cho đầu cuối tự chấp nhận phiên PoC. Khi đầu cuối nhận được lời mời PoC, nó chấp nhận ngay lập tức và bắt đầu chạy các dòng phương tiện liên quan đến phiên. Tất nhiên là user có thể cấu hình để đầu cuối ở chế độ trả lời tự động chỉ đối với các phiên PoC từ các user riêng nào đó. Hình 3.18 cho thấy đầu cuối PoC đáp ứng trực tiếp với đáp ứng 200 OK. 3.4. Conferencing 3.4.1. Giới thiệu Conference (hội nghị) là một cuộc nói chuyện giữa nhiều bên tham gia. Có nhiều dạng conference khác nhau bao gồm: loosely coupled conferences, fully distributed multiparty conferences và tightly coupled conferences. Phần này chỉ giới thiệu conference liên quan đến IMS là tightly coupled conferences. Conference không chỉ giới hạn trong audio, mà còn phổ biến cho video và text (chatting). Sự phổ biến này phụ thuộc vào khả năng của conference: chia sẻ file, video trong thời gian thực. 3.4.2. Kiến trúc Trong tightly coupled conference, luôn có một điểm điều khiển trung tâm, nơi mà mỗi thành viên tham gia hội nghị đều phải kết nối vào. Điểm này cung cấp nhiều dịch vụ khác nhau: trộn các dòng phương tiện, chuyển mã và khai báo danh sách các bên tham gia. Điểm này được gọi là “focus” – là một SIP UA – được đánh địa chỉ bởi SIP URI. URI conference xác định một conference và focus thiếp lập báo hiệu giữa các thành viên. Có nhiều cách để tạo ra một conference. Dùng SIP tạo ra ad hoc conference, là conference không lập chương trình trước và chỉ tồn tại trong thời gian ngắn. Scheduled conference (có lập chương trình trước) được tạo ra sử dụng giao thức điều khiển conference, cho phép user tạo và điều khiển conference cùng với chính sách của nó cũng như quản lý các thành viên trong hội nghị. 3.4.3. Gói Event SIP cho thông tin trạng thái conference Khai báo trạng thái conference sử dụng SIP bằng các gói SIP Event (cũng giống như trong dịch vụ Presence). Gói Event trạng thái của conference được sử dụng để xem sự thay đổi các thành viên, hay nói cách khác là sự tham gia hay rời conference. Gói này cũng cho phép các thành viên xem trạng thái của các thành viên khác trong conference. User có thể đăng kí bằng cách gửi yêu cầu SIP SUBCRIBE đến conference URI được xác định trong focus. Điểm focus đóng vai trò là một notifer cho các gói Event (Gói tin Event là một gói tin tập hợp các thông tin về trạng thái được thông báo bởi một notifier cho một subscriber). Tên của gói Event là “conference” xuất hiện trong Event header của yêu cầu SUBSCRIBE. Phần còn lại mang thông tin về trạng thái conference: tình trạng của user hiện tại - được gán nhãn là activity-status - và thông tin về các thành viên vào hay rời khỏi conference (được gán nhãn là history-status). Activity status mang các thông tin như: connected, disconnected hay on-hold. Trong khi History-status mang thông tin về: dialled-in, dialled-out, tham gia, rời khỏi … 3.4.4. Các luồng báo hiệu trong điều hành dịch vụ conference 3.4.4.1. Tạo một conference với một conference URI Khi tạo một conference với một conference URI, các bên tham gia phải khởi tạo yêu cầu INVITE Hình 3.19. Khởi tạo conference sử dụng conference fatory URI. Conference server tạo ra một điểm focus, gán cho nó một URI và đáp ứng lại bằng 200 OK. URI chứa một thông số “isfocus” để chỉ ra đây là một focus URI. Khi nhận được đáp ứng 200 OK với thông số “isfocus” được chỉ ra trong Contact header, bên tham gia lưu nội dung trong Contact header như là conference URI. 3.4.4.2. Chỉ một user đến conference sử dụng yêu cầu REFER Khi tạo ra một yêu cầu REFER gửi đến một user để mời user đó vào một conference, Refer-To header của yêu cầu REFER được đặt conference URI bao gồm thông số “isfocus”. User đưa ra yêu cầu REFER sẽ xem xét bản tin NOTIFY được gửi trả lại. Một cách khác để mời một user vào một conference là gửi yêu cầu REFER với focus và URI của chính nó và đặt vào Refer-To header. Điều này giải thích tại sao focus tạo ra một yêu cầu INVITE để mời user vào conference. Hình 3.20. Mời một user vào conference. 3.4.4.3. Đăng kí vào trạng thái conference. Hình 3.21. Đăng kí vào trạng thái conference. 3.5. IMS và xu hướng hội tụ di động – cố định. 3.5.1. Giới thiệu. Khái niệm hội tụ cố định – di động thường được sử dụng để ám chỉ việc tích hợp công nghệ hữu tuyến và công nghệ vô tuyến. Tuy nhiên, khái niệm hội tụ không chỉ dừng lại ở đó mà còn mở rộng thành sự hội tụ giữa media, số liệu và viễn thông và có thể được chia thành 3 nhóm khác nhau là hội tụ dịch vụ, hội tụ thiết bị và hội tụ mạng. Hội tụ dịch vụ là khả năng truyền tải dịch vụ đến thuê bao sử dụng bất kỳ một thiết bị cầm tay sử dụng bất kỳ công nghệ truy nhập nào. Hội tụ thiết bị là việc một thiết bị có khả năng hỗ trợ nhiều công nghệ truy nhập khác nhau như CDMA2000, WCDMA, GSM, hữu tuyến băng rộng và WLAN. Hội tụ mạng là việc hợp nhất mạng để cung cấp nhiều dịch vụ khác nhau với chất lượng cao mà không phụ thuộc vào công nghệ truy nhập, đem lại hiệu quả kinh tế cho nhà khai thác mạng. Hiện nay, hội tụ được coi là một cơ hội để giành khách hàng cũng như cung cấp giá trị gia tăng cho khách hàng. Ví dụ về các dịch vụ và công nghệ tích hợp hiện có là: • Dịch vụ khách hàng: thuê bao trọn gói cho dịch vụ cố định, di động và băng rộng, triple play, một số - một hộp thư thoại. • Thiết bị: đồng thời hỗ trợ WLAN/2G/3G, điện thoại di động sử dụng băng tần có phép và không phép, thiết bị di động có tính năng đa phương tiện và máy tính PC. • Mạng: kiến trúc nhiều lớp với IMS. Do khái niệm hội tụ là một khái niệm tương đối mở, trong đề tài này đề cập đến kiến trúc của mạng hội tụ với mục tiêu như sau: • Sử dụng một cơ sở hạ tầng truyền tải chung dựa trên công nghệ IP. • Có kiến trúc báo hiệu IP chung cho các dịch vụ đa phương tiện có yêu cầu báo hiệu (các dịch vụ truyền số liệu sẽ không cần báo hiệu IP). • Môi trường kiến tạo dịch vụ mở, có giao diện chuẩn mở với phần báo hiệu IP, cho phép triển khai dịch vụ của nhà khai thác cũng như của bên thứ 3. • Cho phép truy nhập mạng bằng nhiều công nghệ truy nhập khác nhau (như xDSL, WLAN, 3G). Trong môi trường kinh doanh biến động hôm nay, các nhà khai thác khác nhau sẽ có các cách tiếp cận khác nhau. Tuy nhiên, rõ ràng rằng hội tụ sẽ có một vai trò quan trọng với mọi loại nhà khai thác và mọi hướng tiếp cận khác nhau. Nhà khai thác phải phản ứng nhanh nhạy với thị trường và thích nghi nhanh với môi trường kinh doanh cũng như có các chương trình marketing để tạo đà cho tăng trưởng và giảm chí phí. Một môi trường dịch vụ cho phép triển khai các gói dịch vụ tích hợp nhanh chóng là một điều không thể thiếu để đi đến thành công. Hình 3.22. Kiến trúc mạng hội tụ. Xu thế sử dụng công nghệ IP trong mọi lĩnh vực của viễn thông đã tương đối rõ ràng. Một mạng IP chung cung cấp các tính năng chung và do đó giảm chi phí kế hoạch và vận hành. Khả năng cắt giảm chi phí cho nhà khai thác cũng là một trong những động lực thúc đẩy việc hội tụ mạng. Ngoài ra, khi cấu trúc nền tảng mạng đã được chuẩn hoá, các dịch vụ mới dành riêng cho một phân đoạn thị trường nào đó sẽ được phát triển và triển khai dễ dàng và hiệu quả hơn. IMS – IP Multimedia Subsystem – là một chuẩn quốc tế đã được công nhận, nó được tích hợp hoàn chỉnh với mạng dữ liệu và mạng thoại trong khi vẫn đáp ứng nhiều đặc tính cốt lõi của lĩnh vực IT. Điều đó cho phép IMS trở thành một thành phần không thể thiếu cho xu hướng hội tụ di động-cố định. Hiện nay, IMS là sự lựa chọn tối ưu cho việc phân phát dịch vụ hội tụ và đa phương tiện, cũng như cho phép cung cấp các dịch vụ IP trên cả mạng di động và cố định. Chính vì vậy, trong kiến trúc mạng NGN, IMS là một thành phần không thể thiếu để đi đến mục đích cuối cùng là hội tụ. Để làm được điều này cần 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. 3.5.2. Tình hình chuẩn hoá và thương mại hoá. Hiện có 3 tổ chức đang hoạt động tích cực trong việc xây dựng một kiến trúc mạng IP thích hợp cho việc hội tụ cố định - di động là 3GPP, 3GPP2 và ETSI-TISPAN. Tổ chức 3GPP là liên minh được thành lập năm 1998 nhằm xây dựng một tiêu chuẩn quốc tế cho mạng không dây 3G. Tiêu chuẩn của 3GPP bao gồm chuẩn GSM (GPRS và EDGE) và 3G. Tổ chức 3GPP2 cũng là một hiệp hội quốc tế xây dựng chuẩn mạng không dây 3G, tập trung vào công nghệ CDMA. TISPAN (The Telecoms & Internet converged Services & Protocols for Advanced Networks) là nhóm tiêu chuẩn của ETSI, tập trung vào phần hội tụ mạng cố định và Internet. Kiến trúc mạng IP cần thiết cho hội tụ cố định – di động đều dựa trên kiến trúc IMS của 3GPP. Vị trí của IMS trong kiến trúc NGN của ETSI (tổng quan hơn kiến trúc mạng của 3GPP) được thể hiện trong hình 3.23. Về cơ bản, kiến trúc mạng NGN cũng gồm các lớp tương tự như kiến trúc mạng NGN của ITU-T. Trong kiến trúc này, phân hệ đa phương tiện IP (IMS – IP Multimedia Subsystem) nằm giữa và liên kết các lớp truyền tải (mạng truy nhập thông qua phân hệ điều khiển tài nguyên và mạng lõi) và lớp dịch vụ, tương ứng với lớp Báo hiệu IP. Hình 3.23. Kiến trúc mạng NGN (nguồn ETSI 2005). Được đề xuất bởi tổ chức 3GPP như một lớp điều khiển và tích hợp dịch vụ đa phương tiện cho mạng di động dựa trên công nghệ GSM, IMS đã được các tổ chức khác như 3GPP2, ETSI, và cả ITU-T ứng dụng vào kiến trúc mạng thế hệ sau của mình. Nói một cách ngắn ngọn thì IMS là một kiến trúc báo hiệu mở, cho phép hỗ trợ các loại dịch vụ IP trên nền mạng chuyển mạch gói cũng như chuyển mạch kênh với công nghệ truy nhập hữu tuyến cũng như vô tuyến. 3.5.3. Phương án phát triển mạng cố định. Để bảo toàn nguồn vốn và phục vụ các thuê bao hiện có một cách liên tục, các nhà khai thác mạng không thể ngay lập tức bỏ mạng cũ và xây dựng mạng mới. Quá trình chuyển đổi công nghệ cần thực dần hiện 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, các kịch bản chuyển đổi lên NGN đều dựa vào việc phân tách các chức năng trong mạng: truyền tải, điều khiển, dịch vụ, và quản lý. Việc triển khai các giải pháp mạng NGN được thực hiện thông qua một hay nhiều bước tuỳ thuộc vào mức độ mở rộng của từng giải pháp. 3.5.3.1. Giai đoạn 1: Phỏng tạo PSTN/ISDN. Kịch bản chuyển đổi từ PSTN/ISDN sang PBN (Packet Based Network) được sử dụng nhiều nhất đó là mạng PSTN/ISDN PBN cùng tồn tại trong giai đoạn chuyển giao. Giải pháp này được thực hiện thông qua 2 bước. 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 (Circuit Switching). Các thiết bị truy nhập khác như: thiết bị truy nhập của khách hàng (UAM – User Access Mode), các thiết bị truy nhập từ xa của khách hàng (RUAM – Remote UAM) 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 – Trungking Gateway 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. 3.5.3.2. Giai đoạn 2: Phỏng tạo và mô phỏng PSTN/ISDN. Giai đoạn này sử dụng đồng thời emulation và simulation PSTN/ISDN. Điều này cho phép nhà khai thác triển khai đồng thời mạng mới dựa trên NGN R1 cho các dịch vụ mới và mạng cũ sử dụng phỏng tạo dựa trên CS (CS-based emulation). Khi đó cần có sự phối hợp hoạt động giữ mạng dựa trên chuyển mạch kênh và mạng dựa trên NGN R1. Giao thức SIP là một giải pháp để thực hiện việc phối hợp hoạt động này. 3.5.3.3. Giai đoạn 3: Mô phỏng PSTN/ISDN. Trong giai đoạn này mạng được chuyển đổi lên kiến trúc mạng lõi NGN R1. 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 R1 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. 3.5.3.4. Giai đoạn 4: 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 (Call Session Control Function). Cơ sở dữ liệu người dùng được tập trung tại các nút HSS (Home Subscriber Server). Chức năng SLF (Subscription Locator Function) cũng được triển khai để giúp cho việc xác định thông tin thuê bao. Chức năng NASS (Network Attachment Subsystem) 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. Lộ trình hội tụ bên phần mạng cố định đã hoàn tất. 3.5.4. Phương án phát triển mạng di động. 3.5.4.1. 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: 1. Xây dựng mạng lõi IP có hỗ trợ chất lượng dịch vụ. 2. Tách MSC (Mobile Switching Centre) 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 trong lĩnh vực thông tin di động. 3.5.4.2. 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: 1. Chuyển đổi chức năng của MSC server thành MGCF (Media Gateway Control Function) (chỉ có nhiệm vụ chuyển đổi báo hiệu SS7/IP thành báo hiệu SIP, và điều khiển các media gateway trong mạng). 2. Bổ sung CSCF vào lớp điều khiển. 3. 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. 4. Nâng cấp khối HLR thành HSS. 5. Nâng cấp thiết bị đầu cuối di động để hỗ trợ IMS (hỗ trợ SIP, VoIP). 6. 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). Về dịch vụ, có thể tập trung triển khai các dịch vụ IMS phi thời gian thực. Ngoài ra, nếu mạng truy nhập 3G được triển khai thì các dịch vụ video streaming và online game có thể được cung cấp. 3.5.4.3. 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: 1. MGW không kết nối trực tiếp với RNC mà kết nối qua mạng GPRS. 2. Các chức năng cần thiết khác như PEF (tại GGSN) hay PDF cũng cần được bổ sung (tại P-CSCF). 3. 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 hội tụ có thể chỉ gồm 1 hoặc 2 phần điều khiển IMS trong toàn bộ mạng. Thay vì mỗi công ty vùng sở hữu một phần IMS thì có thể cung cấp 1 hệ thống IMS cho phần mạng cố định và một hệ thống khác cho mạng di động.  CHƯƠNG 4: PHÂN TÍCH VÀ ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ TRIỂN KHAI IMS. 4.1. Phân tích và so sánh hiệu quả IMS với các giải pháp riêng (PS). Trong những năm gần đây, IMS là chủ đề được thảo luận nhiều nhất khi nói đến NGN. Xét về công nghệ và khả năng đáp ứng yêu cầu hội tụ thì IMS là sự lựa chọn hợp lý. Tuy nhiên, để một công nghệ mới được áp dụng rộng rãi thì hiệu quả kinh tế của nó lại là vấn đề các nhà cung cấp dịch vụ quan tâm nhất. Trong mục này, căn cứ vào các kết quả nghiên cứu thực tế để đưa ra những phân tích, đánh giá về khả năng tiết kiệm chi phí vận hành mạng và thời gian đưa sản phẩm ra thị trường (Time-to-Market) của IMS so với các giải pháp triển khai dịch vụ trước đây. 4.1.1. Các giải pháp triển khai dịch vụ trước đây. Từ trước đến nay, mỗi khi muốn đưa ra thị trường những dịch vụ mới, các nhà cung cấp dịch vụ thường phải triển khai từng ứng dụng riêng biệt. Giải pháp này gọi là "Giải pháp riêng” – PS (Point Solution). Đây là một giải pháp triển khai từng ứng dụng độc lập trên các server ứng dụng tập trung. Mỗi giải pháp riêng – bao gồm tất cả các chức năng cần thiết để cung cấp một ứng dụng như: các server cần thiết, cơ sở dữ liệu (CSDL) của khách hàng cho mỗi ứng dụng. Như vậy có nghĩa là mỗi một dịch vụ mới, nhà cung cấp dịch vụ có thể phải lặp lại những thao tác như nhau, thêm các phần mềm, thêm CSDL riêng cho mỗi ứng dụng,… Sau đó, tích hợp các ứng dụng này để tạo thành dịch vụ hoàn chỉnh. Việc kết hợp các ứng dụng rất phức tạp và đòi hỏi nhà cung cấp dịch vụ phải đầu tư khá nhiều. 4.1.2. Giải pháp riêng và IMS. Gần đây, với xu hướng phát triển của mạng thế hệ sau, vấn đề triển khai dịch vụ sử dụng cơ sở hạ tầng IMS được rất nhiều nhà cung cấp dịch vụ quan tâm. IMS có kiến trúc mạng chia sẻ nên việc triển khai dịch vụ có nhiều điểm khác biệt so với giải pháp riêng mà các nhà cung cấp vẫn quen sử dụng. Bảng 1 trình bày một số điểm khác biệt cơ bản của hai phương pháp triển khai dịch vụ: Giải pháp riêng và IMS. Bảng 4.1. Sự khác nhau của hai phương pháp triển khai dịch vụ PS và IMS. Giải pháp riêng (PS) IMS Mỗi giải pháp cần có tất cả các chức năng cần thiết để cung cấp một dịch vụ: server ứng dụng, CSDL thuê bao,… Có thể sử dụng các server, các ứng dụng có sẵn để triển khai dịch vụ mới Không tái sử dụng được chức năng của các dịch vụ đã có mặc dù chúng giống nhau Những ứng dụng khác nhau cùng chia sẻ các chức năng chung Có thể tích hợp các ứng dụng riêng lẻ nhưng rất phức tạp Dễ dàng kết hợp các ứng dụng để tạo thành dịch vụ mới 4.1.3. Phương pháp phân tích. Các nhà cung cấp dịch vụ vẫn thường cố gắng triển khai các ứng dụng dịch vụ riêng biệt và độc lập với nhau để đáp ứng yêu cầu kinh doanh. Cách triển khai dịch vụ như trên được gọi là “Giải pháp riêng”. Vì mỗi dịch vụ được thực hiện độc lập với nhau nên sau khi đưa ra các dịch vụ, nhà cung cấp phải đối mặt với nhiệm vụ tích hợp các giải pháp, phối hợp quản lý rất phức tạp và chi phí khá lớn. Trong khi đó, IMS được thiết kế để tạo ra một môi trường chia sẻ các chức năng chung cho mọi ứng dụng, đồng thời, có thể dễ dàng phối hợp hoạt động của các ứng dụng. Đánh giá sự thành công của IMS sẽ phụ thuộc vào khả năng cung cấp các dịch vụ mới nhanh chóng và doanh thu mà nhà cung cấp nhận được sau khi đưa dịch vụ ra thị trường. Để so sánh 2 giải