Đang tải... (xem toàn văn)
Ims - IP Multimedia Subsystem
Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí MinhTrường Đại Học Khoa Học Tự NhiênKhoa Điện Tử-Viễn Thông&&Đề tàiIMS ( IP MULTIMEDIA SUBSYSTEM )GVGD: Th.s Trương Tấn Quang Nhóm thực hiện: Nguyễn Thị Minh Châu 0620003Trần Quốc Cường 0620006Tp.HCM, ngày 20 tháng 12 năm 2009 IP Multimedia SubsystemMục lục2 IP Multimedia SubsystemDanh mục các bảng3 IP Multimedia SubsystemDanh mục các hình Từ viết tắt Tiếng Anh NghĩaADSL Asymmetric Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số bất đối xứngAVP Attribute Value Pairs Cặp giá trị thuộc tínhBGCF Breakout gateway control function Chức năng điều khiển cổng truyền thôngBICC Bearer Independent Call Control Giao thức điều khiển cuộc gọi độc lập với kênh sóng mangBSC Base Station Controller Chức năng điều khiển trạm gốcCCF Charging Collection Function Chức năng tính phí tổng hợpCGI Common Gateway Interface Cổng giao diện chungCOPS Common Open Policy Services Dịch vụ chính sách mở chungCPL Call Processing Language Ngôn ngữ xử lý cuộc gọiCS Circuit Switched Chuyển mạch mạchDHCP Dynamic Host Configuration Protocol Giao thức cấu hình động máy chủDNS Domain Name System Hệ thống phân giải tên miềnEAP Extensible Authentication Protocol Giao thức chứng thực mở rộngETSI European Telecommunication Standards InstituteViện tiêu chuẩn viễn thông châu ÂuFQDN Fully qualified domain name Tên miền đầy đủFTTH Fiber To The Home Cáp quang đến nhà dânGGSN Gateway GPRS Support Node Nút hổ trợ cổng GPRSGPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói chungGSM Global System for Mobile communications Hệ thống thông tin di động toàn cầuHSS Home Subscriber Server Máy chủ thuê bao thường trúHTTP Hypertext Transfer Protocol Giao thức truyền siêu văn bảnIANA Internet Assigned Numbers Authority Tổ chức cấp phát số hiệu InternetICID IMS Charging ID Mã tính phí trong IMSIETF Internet Engineering Task Force Lực Lượng Quản Lý Kỹ ThuậtIMSI International Mobile Subscriber Identifier Khóa nhận dạng thuê bao di động quốc tếISDN Integrated Services Digital Network Mạng dịch vụ số tích hợpLPDP Local Policy Decision Point Điểm quyết định chính sách cục bộMCC Mobile Country Code mã di động quốc giaMG Media gateway Cổng truyền thôngMGC Media gateway controller Điều khiển cổng truyền thôngMGCF Media gateway control function Chức năng điều khiển cổng phương tiệnMGW Media gateway Cổng phương tiệnMINE Multipurpose Internet Mail Extension Mạng thư điện tử đa mục đích mở rộng4 IP Multimedia SubsystemMMS Multimedia Message Service Dịch vụ tin nhắn đa phương tiệnMNC Mobile Network Code Mã mạng di độngMRFC Multimedia Resource Function Controller Chức năng điều khiển nguồn tài nguyênMRFP Media Resource Function Processor Chức năng xử lý nguồn tài nguyênMSC Mobile Switching Center Trung tâm chuyển mạch di độngMSIN Mobile Subscriber Identification Number Số xác định thuê bao di độngNASREQ Network Access Server Application Truy cập máy chủ ứng dụngNASS Network Attachment Subsystem Phân hệ mạng bổ sungNMSI National Mobile Station Identity Nhận dạng trạm di động quốc giaOCF Online Charging Function Chức năng tính phí trực tuyếnOMA Open Mobile Alliance Liên minh di động mở OSP Open Settlement Protocol Giao thức thanh toán mởPDF Policy Decision Function Chức năng quyết định chính sáchPDP Packet Data Protocol Giao thức dữ liệu góiPEP Policy enforcement point Điểm thực hiện chính sáchPoC Push-to-Talk over Cellular Bộ đàmPS Packet Switched Chuyển mạch góiPSTN Public Switched Telephone Network Mạng điện thoại công cộng toàn cầuRACS Resource Admission Control Functionality Chức năng xác nhận và điều khiển tài nguyênRADIUS Remote Authentication Dial In User Service Dịch vụ chứng thực người dùng quay số từ xaR-SGW Roaming Signaling Gateway Cổng báo hiệu chuyển vùngRSVP Resource Reservation Protocol Giao thức lưu trữ tài nguyên mạng.RTP Realtime Transport Protocol Giao thức điều khiển luồng dữ liệu thời gian thựcRTSP Real Time Streaming Protocol Giao thức luồng dữ liệu thời gian thựcSAP Session Advertisement Protocol Giao thức quảng cáo trong phiên kết nốiSBC Session Border Controller Công nghệ điều khiển đường biên của phiênSBLP Service Based Local Policy Chính sách dịch vụ cục bộ cơ bảnSCIP Simple Conference Invitation Protocol Giao thức thiết lập hội nghị đơn giảnSCTP Stream Control Transmission Protocol giao thức điều khiển truyền dòng phương tiệnSDP Session Description Protocol Giao thức mô tả phiênSGSN Signaling GPRS support nút Nút báo hiệu hổ trợ GPRSA-RACF Access Resource and admission Control FunctionChức năng điều và khiển chấp nhận truy cập tài nguyênS-PDF Serving Policy Decision Function Chức năng quyết định chính sách dịch vụSGW Signaling gateway Cổng báo hiệuSIP Session Initial Protocol Giao thức khởi tạo phiênSNTP Simple Network Time Protocol Giao thức đơn giản thời gian trong mạngTACACS Terminal Access Controller Access Control SystemHệ thống truy cập và điều khiển từ xaTCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyềnTISPAN Telecoms and Internet converged Services and Protocols for Advanced NetworkingTổ chức tích hợp giao thức, dịch vụ mạng và viễn thông5 IP Multimedia SubsystemTLS Transport layer Security Bảo mật lớp vận chuyểnT-SGW Transport Singnalling Gateway Cổng truyền báo hiệuUA User Agent Người sử dụngUAC User Agent Client Thành phần người sử dụngUAS User Agent Server Thành phần máy chủUE User Equipment Thiết bị người dùngUICC Universal Integrated Circuit Card Thẻ tích hợp toàn cầuURL Universal Resource Locator Bộ định vị tài nguyên toàn cầuUSIM Universal Subscriber Identity Module Module nhận dạng thuê bao toàn cầuVoIP Voice over Internet Protocol Thoại trên nền giao thức InternetXML Extensible Markup Language Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng6 IP Multimedia SubsystemPhần I: giới thiệu về hệ thống IMS1. Tổng quan về hệ thống IMS1.1 IMS là gìTrong hai thập kỉ qua, các mạng cố định và di đông đã có một sự chuyển đổi lớn, đóng vai trò không thể thiếu trong cuộc sống con người.Trong lĩnh vực di động, thế hệ đầu tiên (1G) đã được giới thiệu vào thập niên 1980.Các mạng này cung cấp các dịch vụ cơ bản cho người dùng, quan trọng nhất là truyền thoại và dịch vụ liên quan đến truyền thoại. Thế hệ di động thứ 2 (2G) được ra đời vào những năm 1990 đưa ra một số dịch vụ dữ liệu và các dịch vụ người dùng tinh vi hơn. Thế hệ di động thứ 3 (3G) (vừa được triển khai tại Việt Nam không lâu) cho phép tốc độ truyền dữ liệu cao hơn và cung cấp các dịch vụ đa phương tiện.Trong lĩnh vực điện thoại cố định, mạng điện thoại truyền thống PSTN và mạng dịch vụ số tích hợp ISDN đã chiếm lĩnh thị trường về thoại và truyền thông video.Trong những năm gần đây, Internet đã phát triển nhanh chóng và ngày càng nhiều người dùng thấy được lợi ích của kết nối này. Internet ngày càng nhanh hơn, mạnh hơn và giá thành thấp hơn như dịch vụ ADSL, FTTH, … Các kết nối này luôn được đảm bảo thông suốt, giúp người dùng có thể sử dụng các dịch vụ yêu cầu thời gian thực như chat, chơi game trực tuyến, VoIP, …Tại thời điểm hiện tại, sự hội tụ giữa mạng di động và mạng cố định là một xu thế tất yếu. Nhu cầu sử dụng cũng như sự phát triển vượt bật của công nghệ đã thúc đẩy sự gia tăng nhanh chóng của các thiết bị di động. Các thiết bị ngày càng tích hợp nhiều tính năng tiên tiến và kiểu dáng, màu sắc phù hợp với hầu hết mọi đối tượng như: màn hình hiển thị chính xác hơn, to hơn, máy ảnh, máy nghe nhạc và nhiều tài nguyên cho các ứng dụng khác. Thế hệ tiếp sau của nhiều thiết bị không chỉ đáp ứng các nhu cầu client-server cơ bản, mà còn các dịch vụ peer-to-peer, thuận lợi cho việc chia sẻ trình duyệt, chia sẻ bảng, kinh nghiệm chơi games, trò chuyện hai chiều như bộ đàm (Push to talk Over Cellular) . 7 IP Multimedia SubsystemĐể có thể truyền thông với nhau, các ứng dụng trên nền IP phải có một cơ chế để đạt được sự phù hợp với hệ thống mạng hiện có.Mạng điện thoại hiện tại cung cấp nhiệm vụ chính là thiết lập kết nối.Trong mạng IP, khi có một yêu cầu thiết lập phiên, mạng có thể thiết lập một mạng ad-hoc kết nối hai điểm.Điều này dẫn đến tình trạng các nhà cung cấp dịch vụ và khai thác mạng tạo ra một môi trường cô lập, các dịch vụ đơn lẻ, không có tính cạnh tranh và nhất là người dùng không thể đồng thời sử dụng các dịch vụ khác nhau từ các nhà khai thác khác nhau trên một thiết bị.Thêm vào đó, các mạng truyền tải dữ liệu không cần thời gian thực được sử dụng chủ yếu trong thế hệ Internet đầu tiên thì ngày nay các dịch vụ thời gian thực (hoặc gần thực) với chất lượng dịch vụ QoS cao ngày càng được phát triển rộng rãi.Hơn nữa, người dùng trong tương lai mong muốn có các dịch vụ đa phương tiện chất lượng cao, mang tính cá nhân, có khả năng tương tác thời gian thực mọi lúc mọi nơi trên mọi thiết bị sử dụng.Điều này đặt ra những yêu cầu mới cho kiến trúc hạ tầng mạng viễn thông.Trong bối cảnh đó, IMS được xem như là một giải pháp hứa hẹn để thỏa mãn được các yêu cầu về hội tụ, tích hợp các dịch vụ trên một kết nối cho một thế hệ mạng tương lai.8 IP Multimedia SubsystemHình1 Sự hội tụ mạngIMS là một kiến trúc mạng nhằm tạo sự thuận tiện cho việc phát triển và phân phối các dịch vụ đa phương tiện đến người dùng, bất kể là họ đang kết nối thông qua mạng truy nhập nào. IMS hỗ trợ nhiều phương thức truy nhập như GSM, UMTS, CDMA2000, truy nhập hữu tuyến băng rộng như cáp xDSL, cáp quang, cáp truyền hình, cũng như truy nhập vô tuyến băng rộng WLAN, WiMAX. IMS tạo điều kiện cho các hệ thống mạng khác nhau có thể vận hành cùng với nhau.IMS hứa hẹn mang lại nhiều lợi ích cho cả người dùng lẫn nhà cung cấp dịch vụ. IMS đã và đang được tập trung nghiên cứu cũng như thu hút được sự quan tâm lớn của giới công nghiệp … 1.2 Đôi nét về quá trình chuẩn hóa IMSIMS được định hình và phát triển bởi diễn đàn công nghiệp 3GPP, thành lập năm 1999. Kiến trúc ban đầu của IMS được xây dựng bởi 3GPP và sau đó đã được chuẩn hóa bởi 9 IP Multimedia Subsystem3GPP trong Release 5 công bố tháng 3 năm 2003. Trong phiên bản đầu tiên này, mục đích của IMS là tạo thuận lợi cho việc phát triển và triển khai dịch vụ mới trên mạng thông tin di động. Tiếp đến, tổ chức chuẩn hóa 3GPP2 đã xây dựng hệ thống CDMA2000 Multimedia Domain (MMD) nhằm hỗ trợ các dịch vụ đa phương tiện trong mạng CDMA2000 dựa trên nền 3GPP IMS. Trong Release 6 của 3GPP IMS, cùng với khuynh hướng tích hợp giữa mạng tế bào và mạng WLAN, mạng truy nhập WLAN đã được đưa vào như một mạng truy nhập bên cạnh mạng truy nhập tế bào.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 đã mở rộng chuẩn IMS thành một phần của kiến trúc mạng thế hệ tiếp theo NGN mà họ đang xây dựng. Tổ chức chuẩn hóa TISPAN 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. Kết hợp với TISPAN, trong Release 7 của IMS, việc cung cấp dịch vụ IMS qua mạng cố định đã được bổ sung. Năm 2005, phiên bản Release 1 của TISPAN về NGN được coi như một sự khởi đầu cho hội tụ cố định-di động trong IMS. Gần đây, 3GPP và TISPAN đã có được một thỏa thuận để cho ra phiên bản Release 8 của IMS với một kiến trúc IMS chung, có thể hỗ trợ các kết nối cố định và các dịch vụ như IPTV.Đa phần các giao thức sử dụng trong IMS được chuẩn hóa bởi IETF, điển hình nhất là giao thức khởi tạo phiên SIP. Rất nhiều các phát triển và cải tiến của SIP ra đời để hỗ trợ các chức năng theo yêu cầu của hệ thống IMS đã được đề nghị và chuẩn hóa bởi IETF như SIP hỗ trợ tính cước, bảo mật v.v… Bên cạnh IETF và TISPAN, một tổ chức chuẩn hóa khác mà 3GPP hợp tác chặt chẽ trong việc phát triển IMS là Liên minh di động mở OMA nhằm phát triển các dịch vụ trên nền IMS. Một trong những dịch vụ do OMA phát triển là Push-to-Talk over Cellular (PoC) hay OMA SIMPLE Instant Messaging.1.3 Lợi ích IMS mang lạiMột 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 10 [...]... chính của P-CSCF là chuyển tiếp bản tin SIP dựa vào tên domain Ngoài ra, P-CSCF còn thực hiện: nén bản tin SIP, bảo mật, tương tác với PDF, tham gia vào quá trình tính cước, và xác định phiên khẩn cấp 20 IP Multimedia Subsystem Hình 3P-CSCF 3.1.1 Cách UE xác định địa chỉ P-CSCF Để truyền thông với mạng IMS thì UE phải biết ít nhất một địa chỉ IP của P-CSCF Việc xác định địa chỉ IP của P-CSCF được 3GPP... nhận dạng trạm di động quốc gia IMSI là thông số duy nhất mà ngay cả chủ thuê bao cũng không biết số này 15 IP Multimedia Subsystem Khi chuyển sang mạng IMS, thông số IMSI của các thuê bao miền PS, CS khác sẽ được thay đổi theo định dạng sau: sốIMSI.@MCC.MNC.IMSI.IMSdomainname Ví dụ: IMSI : 234150999999999 Với: MCC: 234; MNC: 15; MSIN: 0999999999 Domain name của miền IMS là abc.xyz Khóa nhận dạng người... S-CSCF cho UE khi nhận thông tin về UE từ HSS, sự xác định S-CSCF thực hiện khi UE đăng ký hoặc xóa đăng ký Ba trường hợp xác định S-CSCF: Khi UE đăng ký với mạng: UE gởi bản tin yêu cầu đăng ký (Register) để phát hiện P-CSCF, P-CSCF tìm thực thể home network (I-CSCF) I-CSCF sẽ trao đổi thông tin với HSS để biết S-CSCF phù hợp do UE yêu cầu, nếu S-CSCF không được ấn định trước thì I-CSCF sẽ gán S-CSCF... 3.1.4 Bảo mật P-CSCF có vai trò chính trong sự liên kết bảo mật và áp dụng sự bảo vệ đảm bảo toàn vẹn và riêng tư cho tín hiệu SIP.Điều đó đạt được trong suốt quá trình đăng kí SIP khi UE và P25 IP Multimedia Subsystem CSCF thương lượng IPSec Sau lần đăng kí đầu tiên, P-CSCF có thể áp dụng việc bảo vệ toàn vẹn và riêng tư cho bản tin SIP Trong lần đăng ký đầu tiên, nếu chính sách mạng IMS đưa ra yêu... giảm tải lên một P-CSCF cụ thể Bước 6: DNS Server đáp ứng lại một địa chỉ IP của P-CSCF UE sẽ dùng IP này để truyền thông với mạng IMS 3.1.2 Nén bản tin SIP SIP là giao thức báo hiệu dựa trên text nên dung lượng bản tin lớn hơn rất nhiều so với bản tin được mã hóa nhị phân Vì thế, để tăng tốc độ thiết lập phiên, 3GPP đã dưa ra cách thức nén bản tin SIP giữa UE với P-CSCF trong RFC3486.P-CSCF cần phải... chọn được S-CSCF thì I-CSCF sẽ áp dụng thuật toán “best-fit” để ấn định S-CSCF cho người dùng Thuật toán này không được chuẩn hóa, ví dụ như ta có 3 S-CSCF 1, 2, 3 và I-CSCF sẽ tạo ra một cách tính bất kỳ để tìm S-CSCF phù hợp Hình 3 Ví dụ cách xác định S-CSCF Khi nhận yêu cầu SIP của người dùng chưa đăng ký: nếu HSS không có thông tin về SCSCF của người dùng thì nó sẽ gởi bản tin để yêu cầu I-CSCF xác... địa chỉ IP hoặc tên của P-CSCF cho UE Thủ tục GPRS để UE có được địa chỉ của P-CSCF thực hiện như sau: Hình 3 Thủ tục tìm địa chỉ IP của P-CSCF từ mạng GPRS 21 IP Multimedia Subsystem Bước 1: UE gởi yêu cầu kích hoạt PDP Context đến SGSN để tạo ra một phiên giao dịch Bước 2: Bản tin yêu cầu được gửi từ SGSN tới GGSN trong thủ tục kích hoạt một phiên giao dịch GPRS PDP context Địa chỉ IP của GGSN... Toolkit USIM chứa các thông số bảo mật cho việc truy cập vào miền PS, số IMSI, danh sách tên các điểm cho phép truy cập, dịch vụ tin nhắn đa phương tiện MMS 18 IP Multimedia Subsystem 19 IP Multimedia Subsystem Phần III: Chức năng các thành phần trong hệ thống IMS Trong phần này sẽ giới thiệu về chức năng các thành phần trong IMS Các thành phần này có thể phân chia thành 6 nhóm chính: Chức... mạng chuyển mạch kênh: BGCF, MGCF, IMS- MGW, SGW Chức năng giao tiếp với mạng chuyển mạch gói GGSN và SGSN 3 Chức năng điều khiển cuộc gọi CSCF CSCF có 3 loại: Proxy-CSCF (P-CSCF), Serving- CSCF (S-CSCF) và Interrogating- CSCF (I-CSCF) Mỗi CSCF có chức năng riêng Chức năng chung của CSCF là đóng vài trò trong suốt quá trình đăng kí và thiết lập phiên giữa các thực thể SIP Hơn nữa, những chức năng này... chung giữa P-CSCF và S-CSCF trong hoạt động Cả hai có thể đại diện cho user để kết thúc phiên (ví dụ như khi S-CSCF xác định được tình trạng phiên bị treo hoặc P-CSCF nhận được khai báo về mất sóng mang) và có thể kiểm tra nội dung của bản tin trong giao thức SDP 3.1 P-CSCF Là điểm tiếp xúc đầu tiên giữa UE với mạng IMS. Tất cả những tín hiệu SIP được gởi giữa mạng IMS và UE đều đi qua P-CSCF Do đó, . 0620006Tp.HCM, ngày 20 tháng 12 năm 2009 IP Multimedia SubsystemMục lục2 IP Multimedia SubsystemDanh mục các bảng3 IP Multimedia SubsystemDanh mục các hình Từ viết. miền PS, số IMSI, danh sách tên các điểm cho phép truy cập, dịch vụ tin nhắn đa phương tiện MMS18 IP Multimedia Subsystem1 9 IP Multimedia SubsystemPhần
