1 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TẬP ĐOÀN BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG VIỆT NAM HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG  NGUYỄN QUỐC HUY NGHIÊN CỨU PHÂN HỆ ĐA PHƯƠNG TIỆN IP TRÊN MẠNG NGN/IMS VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KỸ THUẬT TRIỂN KHAI IMS CHO VNPT CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ MÃ SỐ: 60.52.70 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT Người hướng dẫn khoa học: TS. Ngô Tứ Thành HÀ NỘI - NĂM 2009 2 Luận văn được hoàn thành tại: Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Tập đoàn Bưu chính Viễn thông Việt Nam Người hướng dẫn khoa học: TS. Ngô Tứ Thành Phản biện 1: …………………………………………………… …………………………………………………… Phản biện 2: …………………………………………………… …………………………………………………… Phản biện 3: …………………………………………………… …………………………………………………… Luận văn sẽ được bảo vệ trước hội đồng chấm luận văn tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Vào lúc: giờ ngày tháng năm 2009 Có thể tìm hiểu luận văn tại: Thư viện Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông 1 MỞ ĐẦU Cùng với sự phát triển của xã hội là nhu cầu thông tin ngày càng đòi hỏi cấp bách đối với cuộc sống con người. Hiện tại và trong thời gian tới, nhu cầu phát triển các loại hình dịch vụ thoại, phi thoại, Internet và đặc biệt là các loại hình dịch vụ băng rộng ngày một tăng và không thể tách rời đời sống xã hội. Để thỏa mãn nhu cầu đó mạng viễn thông đòi hỏi phải có cấu trúc hiện đại, linh hoạt và nhất là thỏa mãn các nhu cầu về dịch vụ đa phương tiện của khách hàng. Thực tế mạng viễn thông hiện nay đã có một bước tiến dài nhờ có sự bùng nổ của các công nghệ mới cũng như nhu cầu về các dịch vụ viễn thông của khách hàng. Tuy nhiên trong tương lai, mạng viễn thông không những chỉ đáp ứng cho khách hàng các dịch vụ thoại, phi thoại, Internet và các dịch vụ băng rộng mà còn phải đáp ứng cho khách hàng các dịch vụ có độ tích hợp cao, các dịch vụ đa phương tiện với các thuộc tính an ninh, bảo mật, chất lượng, linh hoạt và thông minh nhất. Giải pháp cho các vấn đề đó được đã được nghiên cứu và đề cập xây dựng mạng viễn thông thế hệ kế tiếp – NGN. Trong mô hình về mạng NGN, một thành phần quan trọng được nhắc đến đó chính là phân hệ đa phương tiện IP nhằm thực hiện nhiệm vụ hội tụ mạng và cung cấp dịch vụ đa phương tiện. Với mục đích tìm 2 hiểu, nghiên cứu về phân hệ đa phương tiện IP trong mạng NGN và giải pháp kỹ thuật của các hãng viễn thông trên thế giới đề xuất áp dụng cho VNPT, qua đó đánh giá và đề xuất phương án kỹ thuật triển khai phân hệ đa phương tiện IP cho mạng viễn thông của VNPT. Tôi đã thực hiện bản luận văn có tựa đề “Nghiên cứu phân hệ đa phương tiện IP trên mạng NGN/IMS và đề xuất giải pháp kỹ thuật triển khai IMS cho VNPT”. Để thực hiện nội dung đó, luận văn được chia thành 3 phần như sau: Chương 1: Nói đến xu hướng phát triển mạng, dịch vụ viễn thông và xu hướng tiến lên mạng thế hệ kế tiếp - NGN. Chương 2: Giới thiệu phân hệ IMS trong kiến trúc NGN của 3GPP, vai trò chức năng các phần tử trong IMS, tình hình chuẩn hóa IMS của các tổ chức quốc tế. Chương 3: Trình bày hiện trạng hệ thống mạng NGN hiện tại của VNPT và một vài giải pháp thử nghiệm của các hãng cung cấp lớn trên thế giới trong việc triển khai IMS cho VNPT. Đánh giá và đề xuất lựa chọn một giải pháp triển khai IMS phù hợp cho VNPT trong việc nâng cấp mạng lên NGN/IMS. Đây là nội dung chính mà luận văn cần thực hiện. Và cuối cùng là phần kết luận và hướng nghiên cứu tiếp theo của luận văn. 3 CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG 1.1 Xu hướng phát triển dịch vụ và mạng viễn thông Mong muốn của rất nhiều khách hàng là được triển khai các dịch vụ mới của mạng trong khoảng thời gian ngắn nhất. Những nhà cung cấp dịch vụ viễn thông không có đủ thời gian để xây dựng cơ sở hạ tầng mạng mới và như vậy sự kết hợp cơ sở hạ tầng mới và cũ là giải pháp đầu tiên được đưa ra. Kết hợp cơ sở hạ tầng để truyền tín hiệu trên nhiều phương tiện truyền dẫn và đáp ứng được tối đa nhu cầu của người dùng về các loại hình truyền thông (thoại, âm thanh, dữ liệu, Internet, video, truy nhập không dây, …) với một nhà cung cấp dịch vụ. Để thực hiện điều này, các tổ chức chuẩn hóa viễn thông như ITU-T, IETF, 3GPP, ETSI … đã đưa ra các mô hình mạng hội tụ, mỗi tổ chức tiếp cận vấn đề hội tụ mạng từ một khía cạnh riêng. ITU-T tiếp cận vấn đề mạng hội tụ từ khía cạnh mạng cố định PSTN/ISDN, IETF tiếp cận từ khía cạnh mạng Internet, trong khi đó 3GPP và ETSI tiếp cận vấn đề từ khía cạnh mạng di động thế hệ 3. 3GPP đưa ra mô hình khai quát về hội tụ mạng như hình (1.1). 4 Hình 1.1 Xu hướng hội tụ mạng của 3GPP [6] Theo 3GPP, tất cả các mạng trên sẽ được hội tụ lại thành một mạng băng rộng chung thống nhất với công nghệ truyền tải lõi IP. Và 3GPP cũng đưa ra mô hình hội tụ dịch vụ như hình (1.2): SMS Tải nhạc chuông Di động Người-Người Người-Máy Môi trường hội tụ DAB/DVB Thoại thấy hình TV di động VOD Video streaming Dịch vụ theo vị trí Dịch vụ định vị Điều khiển từ xa Dịch vụ biểu cảm Hội nghị truyền hình Hướng thoại Hướng thoại Dữ liệu tốc độ thấp Multimedia Multimedia nhanh, băng rộng Thông minh SMS Tải nhạc chuông Di động Người-Người Người-Máy Môi trường hội tụ DAB/DVB Thoại thấy hình TV di động VOD Video streaming Dịch vụ theo vị trí Dịch vụ định vị Điều khiển từ xa Dịch vụ biểu cảm Hội nghị truyền hình Hướng thoại Hướng thoại Dữ liệu tốc độ thấp Multimedia Multimedia nhanh, băng rộng Thông minh Hình 1.2 Xu hướng phát triển dịch vụ mạng của 3GPP [11] 5 1.2 Con đường tiến đến mạng thế hệ kế tiếp - NGN Như phần trên đã trình bày, mạng viễn thông hiện nay được triển khai theo các ứng dụng thực tiễn đơn lẻ. Một giải pháp để giải quyết là tạo ra một mạng tích hợp có thể cung cấp nhiều loại hình dịch vụ có yêu cầu băng thông, thời gian thực và chất lượng dịch vụ khác nhau. Đó chính là mạng thế hệ kế tiếp – NGN. NGN được ITU-T định nghĩa như sau: “Mạng thế hệ kế tiếp là mạng dựa trên nền gói có thể cung cấp các dịch vụ truyền thông và có thể tận dụng được các dải băng tần rộng, các công nghệ truyền tải với QoS cho phép và ở đó các chức năng liên quan đến dịch vụ sẽ độc lập với các công nghệ truyền tải ở lớp dưới. NGN cho phép người dùng truy nhập không hạn chế tới các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông khác nhau. NGN hỗ trợ tính lưu động nói chung để có thể cung cấp dịch vụ thích hợp và rộng khắp tới các người dùng. Như vậy NGN được mô tả theo các đặc điểm cơ bản như sau:  Truyền tải trên nền gói  Tách biệt các chức năng điều khiển với các khả năng mang, cuộc gọi/ phiên và ứng dụng/ dịch vụ  Tách riêng việc cung cấp dịch vụ khỏi mạng và cung cấp các giao diện mở  Hỗ trợ tất cả các dịch vụ, các ứng dụng và các kỹ thuật dựa trên khối xây dựng dịch vụ (bao gồm dịch vụ thời gian 6 thực, phân loại dịch vụ, dịch vụ phi thời gian thực và dịch vụ đa phương tiện)  Các khả năng băng rộng với QoS đầu cuối tới đầu cuối và truyền tải trong suốt  Tương tác với các mạng trước đây thông qua các giao diện mở  Tính lưu động nói chung  Truy nhập không hạn chế cho người dùng tới các nhà cung cấp dịch vụ khác nhau  Một sự đa dạng về kế hoạch nhận dạng để giải quyết địa chỉ IP cho mục đích định tuyến trong mạng IP  Nhìn từ phía UE, dịch vụ được hội tụ thành một dịch vụ chung duy nhất  Hội tụ dịch vụ giữa mạng cố định và mạng di động  Các chức năng liên quan đến dịch vụ độc lập với các công nghệ lớp dưới  Phục tùng tất cả các thủ tục theo quy tắc như truyền thông khẩn cấp và an ninh/ riêng lẻ” [16] NGN tập hợp được ưu điểm của các công nghệ mạng hiên có, tận dụng băng thông rộng và lưu lượng truyền tải cao của mạng gói để đáp ứng sự bùng nổ nhu cầu lưu lượng thoại truyền thông hiện nay và nhu cầu truyền thông đa phương tiện của người dùng đầu cuối. Điện thoại IP là ví dụ điển hình để minh họa cách tín hiệu thoại được chuyển đổi thành gói dữ liệu rồi truyền trên nền IP trong mạng NGN như thế nào. Có thể nói truyền thoại trên nền 7 gói là ưu điểm lớn nhất mà NGN đã thực hiện được hơn hẳn so với các công nghệ mạng trước đây. ITU-T cũng đưa ra khuyến cáo khi tiến hành xây dựng NGN từ mạng hiện có cho các nhà xây dựng mạng như hình (1.3). Trong đó, các mạng hiện có như PSTN, IN, mạng số liệu, mạng Internet, mạng cáp, mạng vô tuyến đều có thể phát triển lên NGN theo hai con đường là phát triển từng bước thông qua mạng lai ghép, mạng VoIP rồi tiến tới NGN hoặc tiến thẳng lên NGN. Hình 1.3 Con đường tiến đến NGN 8 1.2.3 Mô hình kiến trúc mạng NGN Hình 1.4 Kiến trúc mạng NGN [13] Mô hình kiến trúc NGN do ETSI đưa ra như hình (1.4). Các đặc điểm của kiến trúc NGN bao gồm:  NGN kế thừa các mạng hiện có.  Xây dựng thêm các phân hệ mới các giao thức mới với mục đích là để bổ sung thêm các loại hình dịch vụ, cung cấp dịch vụ đa phương tiện và hội tụ mạng.  Mạng truyền tải được IP hóa.  Các mạng riêng rẽ trước đây được kết hợp thành một mạng chung duy nhất. Như ta thấy, trong mô hình kiến trúc mạng NGN, thành phần quan trọng cần xây dựng mới đó là IMS. Để tìm hiểu rõ hơn về IMS, chúng ta tiếp tục đến với chương 2 của bản luận văn. [...]... trạng mạng NGN hiện nay VNPT đang triển khai trên mạng cố định và một vài giải pháp kỹ thuật của các hãng viễn thông trên thế giới về giải pháp triển khai IMS cho mạng viễn thông của VNPT và đưa ra các khuyến nghị về các vấn đề triển khai IMS cho VNPT cũng như những thuận lợi khó khăn khi triển khai IMS cho mạng viễn thông của VNPT Qua nghiên cứu đề tài, tác giả thấy thật sự có ích cho nghiên cứu khoa... đề xuất giải pháp kỹ thuật triển khai IMS cho VNPT Như chúng ta đã biết, 3 hãng cung cấp giải pháp NEC, Huawei và Ericsson đều là những hãng cũng cấp giải pháp và thiết bị viễn thông lớn trên thề giới Và hiện nay, các hãng trên đều có giải pháp IMS và tuân theo các mô hình, tiêu chuẩn do các tổ chức quốc tế đưa ra Cùng với đó, mạng lưới viễn thông của VNPT đã được chuẩn hoá như hiện nay, các giải pháp. .. nhận IMS dựa trên SIP do 3GPP đề xuất làm phân hệ điều khiển cho các dịch vụ đa phương tiện trên mạng hội tụ Và từ đó, TISPAN và 3GPP làm việc cùng nhau và định nghĩa ra mạng IMS cho cả mạng cố định và mạng di động  NGN Phiên bản 1 được phát hành bởi TISPAN vào Tháng 12/2005, cung cấp các tiêu chuẩn mở và mạnh mà công nghiệp có thể sử dụng như một nền tảng cơ sở tin cậy cho phát triển và cài đặt thế hệ. .. mình và cả lợi ích cho môi trường công tác Nhận thức được cách nhìn khoa học đánh giá vấn đề IMS và triển khai IMS vào mạng viễn thông hiện tại Đồng thời, nhìn thấy nhiều vấn đề mới đã có và đang được áp dụng trong thực tế mà cụ thể là mạng NGN/ Call Server của VNPT và mạng NGN/ IMS do các tổ chức quốc tế chuẩn hoá và tương lai của mạng hội tụ Để tiếp tục nghiên cứu đề tài này, tác giả đề xuất tiếp tục nghiên. ..9 CHƯƠNG 2 PHÂN HỆ IMS TRONG KIẾN TRÚC NGN 2.1 Tổng quan về IMS 2.1.1 Khái niệm chung IMS là gì? Hệ thống con đa phương tiện IP (IMS) 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 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... dây và số liệu) vào một kết cấu thống nhất để hình thành nên hạ tầng thông tin duy nhất, dựa trên công nghệ chuyển mạch gói nên nó cho phép triển khai các dịch vụ một cách nhanh chóng và đa dạng, đáp ứng sự hội tụ giữa thông tin thoại, truyền dữ liệu và Internet, giữa cố định và di động 16 CHƯƠNG 3 HIỆN TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP KỸ THUẬT TRIỂN KHAI IMS CHO VNPT 3.1 Hiện trạng mạng NGN – C4 của VNPT. .. hướng tiến đến NGN để tích hợp dịch vụ và hội tụ mạng lõi là vấn đề tất yếu  Tìm hiểu và phân tích phân hệ IMS trong phần mạng lõi của NGN để thấy được vai trò hội tụ mạng và tích hợp dịch vụ của phân hệ này Hội tụ mạng và tích hợp dịch vụ là vấn đề then chốt khi xây dựng NGN Cũng như phân tích nhu cầu và xu hướng chuyển đổi mạng sang NGN/ IMS của các mạng viễn thông hiện nay cũng như các nhà khai thác... cung cấp trên đưa ra đều có thể thực hiện, áp dụng vào mạng viễn thông của VNPT Vì vậy, việc sử dụng giải pháp của hãng nào không quá quan trọng mà vấn đề là cần có sự phân tích, so sánh và đánh giá giữa giải pháp đó với các khuyến nghị đã nêu trên và phù hợp với chiến lược, chính sách riêng của VNPT Ở đây, khi triển khai áp dụng giải pháp về IMS nào, chúng ta cần chú ý các vấn đề đã đề cập ở trên theo... của VNPT tiếp tục được phát triển mạng FMC theo kiến trúc của TISPAN 3.2 Một số giải pháp kỹ thuật triển khai IMS Đây là giải pháp được các hãng đề xuất xây dựng triển khai IMS cho VNPT với sự nâng cấp bắt đầu từ mạng cố định [3] 18 3.2.1 Giải pháp thử nghiệm của NEC 19 3.2.2 Giải pháp thử nghiệm của Huawei 20 3.2.3 Giải pháp thử nghiệm của Ericsson C I C I P HN E S OP O 7 9 S E I S 2 1 R E 1 2 A B... mạng NGN – C4 của VNPT Hiện tại, mạng viễn thông cố định của VNPT đã được nâng cấp lên thành mạng NGN Class-4 dựa trên giải pháp SURPASS của Siemens (hình 3.1) và tuần theo kiến trúc mạng NGN R1 Trong đó, mạng NGN mới được khai thác để trung chuyển báo hiệu và thoại trên IP Và trong tương lai có thể nâng cấp lên thành mạng NGN Class-5 để cung cấp các dịch vụ đa phương tiện băng rộng đến khách hàng Qua . bản luận văn có tựa đề Nghiên cứu phân hệ đa phương tiện IP trên mạng NGN/ IMS và đề xuất giải pháp kỹ thuật triển khai IMS cho VNPT . Để thực hiện. thế giới đề xuất áp dụng cho VNPT, qua đó đánh giá và đề xuất phương án kỹ thuật triển khai phân hệ đa phương tiện IP cho mạng viễn thông của VNPT. Tôi