Đồ án Phân hệ IMS trong mạng NGN

THUẾT MINH Thưa các thầy các cô! Sau đây em xin được trình bày bản báo cáo tốt nghiệp đại học . Tên đồ án : Phân Hệ IMS trong Mạng NGN Giáo viên hướng dẫn : Ts Trần Trung Hiếu ( Viện Kĩ Yhuật Bưu Điện ) Sinh viên thực hiện : Nguyễn Văn Quân ( Học Viện CNBC Viễn Thông ) Trước khi đi vào nội dung, Em xin nêu tính cấp thiết của đề tài như sau : Do tình trạng mạng viễn thông hiện nay là : Nhu cầu sử dụng dịch vụ viễn thông bùng nổ Trong khi đó dịch vụ mà mạng đem lại vẫn chỉ là thoại truyền thống và dữ liệu tốc độ thấp Tồn tại nhiều mạng riêng rẽ, với khả năng phục vụ yếu kém không đáp ứng được nhu cầu khách hàng Người dùng đầu cuối phải trả hai hóa đơn khi có nhu cầu sử dụng dịch vụ cố định và di động Như vậy cần có giải pháp khắc phục tình trạng mạng nêu trên ? Và cho đến nay giải pháp đưa ra để thực hiện yêu cầu này là xây dựng một mạng chung duy nhất trên nền tảng mạng hiện có để đáp ứng mọi nhu cầu dịch vụ vẫn là giải pháp tối ưu nhất. Vậy muốn thực hiện hội tụ mạng để đáp ứng được nhu cầu truyền thông đa phương tiện thì kĩ thuật và công nghệ nào có thể thực hiện được điều này ? Hiện nay các tổ chức chuẩn hóa viên thông như ITU-T, IETF và 3GPP đã nghiên cứu và đưa ra mô hình hội tụ mạng của mình là dựa vào IMS ( Phân hệ đa phương tiện IP ) Để đóng góp tài liệu nghiên cứu và tăng thêm sự hiểu biết về công nghệ mạng NGN, Em đã thực hiện nghiên cứu và tìm hiểu hệ thống IMS trong NGN với nội dung là để trả lời cho ba câu hỏi lớn sau đây : Đó là IMS là gì ? Kiến trúc IMS ra sao ? và Vận hành IMS như thế nào ? Phần thứ nhất em xin được trả lời cầu hỏi : IMS là gì ? IMS được hiểu là hệ thống con đa phương tiện IP là một bộ các thực thể chức năng mạng lõi để hỗ trợ truy nhập và để các nhà khai thác mạng cung cấp các dịch vụ dựa trên SIP . IMS được xây dựng dựa trên các giao thực của IETF để tạo ra thế mạnh và hoàn thiện hệ thống đa phương tiên truyền thông. Các giao thực mà IMS sử dụng như: SIP, SDP, DIAMETER, Các thuộc tính vận hành tiên tiến giúp cho nhà khai thác thuận tiện để điều khiển, thành toán và an ninh. Các giao diện giữa IMS với lớp truyền tải hỗ trợ tích cực cho : Đảm bảo QoS được phân phối hợp lí ( Vì lớp phiên thỏa thuận QoS với lớp truyền tải ) Phối hợp được thanh toán với dịch vụ ; giữa phiên với lớp truyền tải . Cấp phát phương tiện truyền thông sau khi thực hiện điều khiển ( Điều này cho phép tận dụng tài nguyên tối đa và triệt để ) Các giao diện trong mạng lõi IMS sẽ cung cấp Cải thiện an ninh bằng việc sử dụng duy nhất một điểm nhận thực người dùng Người dùng nhận được dịch vụ tốt hơn nhờ khả năng thanh toán, QoS đảm bảo và đăng kí với người dùng là duy nhất. Giao diện với các Server ứng dụng sẽ cung cấp các các thông tin an ninh, thanh toán, dữ liệu thuê bao và các khối xây dựng dịch vụ Vị trí của IMS trong NGN được thể hiện như hình sau: Như vậy IMS ( Phần mây mạng màu da cam trên hình-gồm mạng lõi IMS và mạng truy nhập IP-CAN) là phân hệ mạng bổ sung để thực hiện hội tụ các mạng hiện có và cung cấp dịch vụ đa phương tiện cho thuê bao IMS Kiến trúc IMS do 3GPP phát hành như sau : Nhìn từ mô hình IMS của 3GPP thì : UE được kết nối với IMS thông qua giao diện Gm IMS kết nối với các mạng IP khác thông qua giao diện Mb IMS kết nối với PSTN thông qua giao diện PSTN Các thực thể điều khiển một phiên tronng IMS như sau : Thuê bao IMS thông qua giao diện Gm có thể gửi các yêu cầu đến phần tử điều khiển PROXY. Phần tử này là điểm giao tiếp đầu tiên cho UE với IMS. PROXY tiếp nhận các yêu cầu từ UE và nó xử lí như sau : Nếu yêu cầu đó có thể thực hiện được, nó sẽ thay mặt các phần tử lõi khác trả lời cho UE. Nếu yêu cầu đó không thể giải quyết ngay được, PROXY sẽ gửi yêu cầu đó tới I-CSCF để phần tử này xử lí yêu cầu cho UE Khi yêu cầu của UE được gửi lên giao diện Mw đến phần tử I-CSCF, thì I-CSCF truy vấn cơ sở dữ liệu thuê bao để xác định phần tử S-CSCF nào có thể phục vụ cho yêu cầu này của UE. Khi đã xác định được phần tử S-CSCF cho yêu cầu này của UE. Nó gửi yêu cầu của UE đến S-CSCF Khi S-CSCF nhận được yêu cầu từ I-CSCF. Nó sẽ tích cực các thuộc tính dịch vụ và các thủ tục điều khiển khác cần thiểt cho UE trong HSS và tương tác với các server ứng dụng để phục vụ cho yêu cầu đó. Trong trường hợp thuê bao đối tác là thuê bao IMS của mạng khách thì phần tử S-CSCF tương tác với S-CSCF nhà của UE đối tác để S-CSCF này thông báo tới UE đích đó. Trong trường hợp thuê bao đối tác nằm trong mạng PLMN/ PSTN thì S-CSCF sẽ truy vấn đến BGCF hoặc MGCF để các phần tử này giao dịch với mạng kết cuối. Chức năng các phần tử trong IMS như sau : Các server ứng dụng SIP là các thành phần dịch vụ và dịch vụ mở rộng để điều khiển dịch vụ IMS . Nó được kết nối trực tiếp hoặc thông các OSA-SSF đến S-CSCF. Nó tương tác với HSS để nhận được thông tin thuộc tính dịch vụ. Nó có thể hỗ trợ các ứng dụng như diễn tả, điều khiển hội nghị hoặc thanh toán trực tuyến. Các thành phần tương tác OSA và CAMEL Thành phần tài nguyên MRF thực hiện điều khiển tài nguyên, phương tiện. Dịch thông tin đến từ AS và S-CSCF để điều khiển tài nguyên phù hợp. Thành phần tương tác phương tiện MGW thực hiện điều khiển các kênh mang từ mạng chuyển mạch kênh và các luồng RTP từ mạng chuyển mạch gói. Thành phần cơ sở dữ liệu HSS nó kiêm chức năng HLR trong mạng GPRS. HSS lưu thông tin thuộc tính người dùng cần thiết để cung cấp cho các thực thể mạng lõi điều khiển dịch vụ Các thành phần điều khiển IMS thực hiện điều khiển đăng kí và điều khiển phiên truyền thông cho UE đầu cuối. Các thành phần điều khiển tương tác BGCF, MGCF, SGW thực hiện chức năng điều khiển các phiên truyền thông giữa IMS với các phân hệ mạng khác. Bên cạnh IMS của 3GPP thì các tổ chức khác cũng đưa ra mô hình của mình như : Mô hình của ETSI Mô hình của ITU-T Vận hành IMS Để thiết lập một phiên truyền thông từ đầu cuối tới đầu cuối thì yêu cầu phải có đủ các thủ tục khởi tạo , thủ tục kết cuối và tùy chọn thủ tục từ S-CSCF tới S-CSCF. * > Thủ tục đăng kí với một thuê bao như sau : ( Hình vẽ Slide ) UE gửi yêu cầu đăng kí SIP qua mạng truy nhập vô tuyến, truyền tải đến P-CSCF. P-CSCF truy vấn DNS để xác định tên miền mạng nhà của thuê bao này để lựa chọn được I-CSCF cần nhận yêu cầu của UE đó I-CSCF truy vấn HSS về thông tin của thuê bao này và xác định S-CSCF nào có thể phục vụ yêu cầu này, sau đó nó định tuyền đến S-CSCF đó S-CSCF tích cực các thuộc tính dịch vụ cần thiết cho thuê bao này trong HSS. *> Thuê bao IMS thiết lập sang thuê bao IMS ( Hình Slide ) UE#1 gửi yêu cầu tới P-CSCF của nó P-CSCF xác định được CSCF tiếp theo và gửi bản tin đó tới S-CSCF#1. S-CSCF thực hiện truy vấn HSS và tương tác với các AS để nhận được các thuộc tính thuê bao của UE này và tích cực dịch vụ cho UE#1 ( Nếu được phép ) S-CSCF truy vấn DNS để nhận được tên miền mạng nhà của thuê bao kết cuối S-CSCF gửi yêu cầu đến I-CSCF thuộc mạng nhà của thuê bao kết cuối I-CSCF tương tác với HSS để sác định S-CSCF bước tiếp theo S-CSCF tương tác với AS và HSS để nhận được các thông tin thuộc tính dịch vụ của UE#2 để phục vụ cho điều khiển phiên kết cuối này S-CSCF gửi yêu cầu tới P-CSCF trực tiếp quản lí UE#2 P-CSCF gửi yêu cầu đó tới UE#2 Nếu UE#2 chấp nhận thì một phiên được thiết lập từ mạng RAN của UE#1 thông qua mạng đường trục tới mạng RAN của UE#2 Lúc này UE#1 và UE#2 có thể truyền thông Các bước thiết lập từ thuê bao IMS tới PSTN\ PLMN và ngước lại tương tự như trên. TỔNG KẾT Xin chân thành cảm ơn !