LỜI MỞ ĐẦU

Xã hội càng phát triển, nhu cầu về thông tin liên lạc càng cao và nhu cầu ấy đã trở thành một phần của cuộc sống con người. Hiện tại và trong thời gian tới, nhu cầu phát triển các loại hình dịch vụ gia tăng như: thoại, dữ liệu, hình ảnh với chất lượng cao ngày một tăng. Để đáp ứng yêu cầu trên, các nhà cung cấp dịch vụ không chỉ quan tâm đến phát triển dịch vụ mà còn phải xây dựng, củng cố và tối ưu hóa hạ tầng lẫn dịch vụ. Song song đó, nhà khai thác phải nghiên cứu tìm ra một công nghệ thế hệ mới có kiến trúc linh hoạt, tương thích hoàn toàn với mạng hiện tại, đáp ứng đa công nghệ, đa giao thức, đa truy cập, đa phương tiện truyền thông và đa dịch vụ… Trước yêu cầu đó, NGN ra đời được xem là một giải pháp thỏa mãn tất cả các điều kiện kể trên cho một mạng tương lai.

Từ nghiên cứu mạng thế hệ mới NGN, ý tưởng về một kiến trúc điều khiển dịch vụ dựa trên chuẩn IP được hình thành. Kiến trúc này phải giúp nhà khai thác mạng dễ dàng hơn trong triển khai và quản lý, đồng thời cho phép người dùng có thể sử dụng một hay nhiều loại thiết bị khác nhau, di chuyển giữa vùng phục vụ của các mạng mà vẫn có thể sử dụng cùng một dịch vụ với yêu cầu QoS được đảm bảo. Kiến trúc đó được gọi là phân hệ đa phương tiện IP, viết tắt là IMS (IP Multimedia Subsystem). Phân hệ IMS tạo điều kiện cho việc triển khai nhanh chống các dịch vụ chất lượng cao, mang tính cá nhân, có khả năng tương tác thời gian thực mọi lúc, mọi nơi trên một kết nối. Do đó, chắc chắn trong tương lai không xa, triển khai hệ thống mạng IMS là một xu hướng tất yếu của các nhà khai thác dịch vụ mạng và viễn thông.

IMS hỗ trợ nhiều loại hình dịch vụ khác nhau như thoại, dữ liệu, hình ảnh và khả năng tích hợp cả ba loại hình dịch vụ nói trên. Sự tích hợp ấy chính là Tripple Play mà IPTV là một dịch vụ điển hình. Đặc biệt, trên nền tảng IMS, yếu tố di động và truy nhập không dây trở nên khả thi càng tạo điều kiện cho IPTV phát triển.

Nội dung bài báo cáo gồm hai phần chính:

 Phần đầu, đề tài giới thiệu vị trí và kiến trúc IMS trong mô hình mạng NGN theo chuẩn hóa của tổ chức 3GPP. Nội dung phần này tập trung vào vai trò chức năng các phần tử trong IMS. Thêm vào đó, đề tài cũng trình bày các giao thức và thủ tục sử dụng dịch vụ giúp người đọc hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động của phân hệ này. Ngoài ra, luận văn cũng đưa ra giải pháp từng bước tiến lên xây dựng mạng IMS trên hạ tầng mạng hiện có.

 Phần sau, bài báo cáo xây dựng hoàn chỉnh một mô hình mô phỏng mạng NGN với đầy đủ chức năng. Người dùng có thể đăng ký, sử dụng dịch vụ thoại, dữ liệu, xem IPTV,…Hơn nữa, phần demo có sự kết hợp với đề tài “QoS over Tripple Play” để đảm bảo QoS xuyên suốt cho các dịch vụ được triển khai từ lớp truy cập đến lớp ứng dụng. Đặc biệt, mô hình này thực hiện hoàn toàn trên phần mềm mã nguồn mở, thực hiện trên các máy tính, rất thích hợp cho việc nghiên cứu, phát triển tại các phòng nghiên cứu của trường học, trung tâm nghiên cứu và phát triển của công ty.

Để thực hiện nội dung đó, đề tài được phân chia thành các chương như sau:

 Chương 1: Tổng quan về IMS trên nền NGN. Nội dung chương này giới thiệu những khái niệm cơ bản về IMS cũng như vai trò của IMS trong mạng NGN.

 Chương 2: Kiến trúc phân hệ IMS. Đây là chương quan trọng nhất, trình bày các thực thể và chức năng của IMS theo mô hình phân lớp mạng NGN.

 Chương 3: Một số thủ tục trong mạng IMS. Chương này giúp người đọc hình dung rõ từng bước hoạt động của phân hệ IMS trong việc thiết lập và điều khiển các phiên dịch vụ.

 Chương 4: Các giao thức chính sử dụng trong phân hệ IMS. Chương này trình bày khái quát các giao thức sử dụng phỗ biến trong mạng NGN như: SIP, Diameter, COPS, MEGACO/H.248.

 Chương 5: Các bước tiến lên xây dựng IMS. Qua chương này, người đọc có thể hiểu được cách thức xây dựng một hệ thống IMS trên cơ sở hạ tầng mạng hiện có.

 Chương 6: Demo trình bày mô phỏng IMS bằng Open Source IMS Core và dịch vụ IPTV trên hệ điều hành Linux.

 Chương 7: Kết luận và hướng phát triển

IMS là một đề tài khá mới tại Việt Nam, tài liệu tiếng Việt gần như không có. Với khả năng của sinh viên và thời gian tìm hiểu không nhiều, đề tài IMS over NGN không tránh khỏi thiếu sót. Rất mong được sự góp ý của các thầy cô và các bạn đọc về đề tài này.

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU II

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT II

DANH MỤC HÌNH II

DANH MỤC BẢNG II

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ IMS TRÊN NỀN NGN 2

1.1. SỰ RA ĐỜI CỦA IMS 2

1.2. LỢI ÍCH CỦA VIỆC SỬ DỤNG IMS 2

1.3. MÔ HÌNH PHÂN LỚP CỦA MẠNG NGN 2

CHƯƠNG 2: KIẾN TRÚC PHÂN HỆ IMS 2

2.1. LỚP ỨNG DỤNG 2

2.1.1. Máy chủ ứng dụng 2

2.1.2. Cơ sở dữ liệu 2

2.1.2.1. HSS 2

2.1.2.2. SLF 2

2.2. LỚP ĐIỀU KHIỂN 2

2.2.1. Chức năng điều khiển cuộc gọi CSCF 2

2.2.1.1. P-CSCF 2

2.2.1.2. I-CSCF 2

2.2.1.3. S-CSCF 2

2.2.2. Chức năng đa phương tiện MRF 2

2.2.3. Điểm tham chiếu (giao diện) 2

2.2.3.1. Điểm tham chiếu Gm 2

2.2.3.2. Điểm tham chiếu Go 2

2.2.3.3. Điểm tham chiếu Mw 2

2.2.3.4. Điểm tham chiếu Mp 2

2.2.3.5. Điểm tham chiếu Mn 2

2.2.3.6. Điểm tham chiếu Dx 2

2.2.3.7. Điểm tham chiếu Cx 2

2.2.3.8. Điểm tham chiếu ISC 2

2.3. LỚP TRUYỀN TẢI 2

2.3.1. UE 2

2.3.1.1. Khóa nhận dạng người dùng riêng 2

2.3.1.2. Khóa nhận dạng người dùng chung 2

2.3.2. Giao tiếp với mạng PSTN 2

2.3.2.1. BGCF 2

2.3.2.2. MGCF 2

2.3.2.3. IMS-MGW 2

2.3.3. Giao tiếp với mạng GSM/GPRS 2

2.3.3.1. SGSN 2

2.3.3.2. GGSN 2

2.3.4. Giao tiếp với mạng IP 2

2.3.4.1. NASS 2

2.3.4.2. RACS 2

CHƯƠNG 3: MỘT SỐ THỦ TỤC TRONG MẠNG IMS 2

3.1. THỦ TỤC LIÊN QUAN ĐẾN QUÁ TRÌNH ĐĂNG KÝ 2

3.1.1. Thủ tục đăng ký 2

3.1.2. Thủ tục đăng ký lại 2

3.1.3. Thủ tục xóa đăng ký 2

3.1.3.1. Thủ tục xóa đăng ký khởi tạo bởi UE 2

3.1.3.2. Thủ tục xóa đăng ký khởi tạo bởi nhà khai thác mạng 2

3.2. THỦ TỤC THIẾT LẬP PHIÊN 2

3.2.1. Thủ tục thiết lập phiên giữa thuê bao thuộc hai mạng IMS 2

3.2.2. Thủ tục thiết lập phiên giữa thuê bao thuộc mạng IMS và mạng PSTN 2

CHƯƠNG 4: CÁC GIAO THỨC CHÍNH SỬ DỤNG TRONG PHÂN HỆ IMS 2

4.1. GIAO THỨC SIP 2

4.1.1. Tổng quan về giao thức SIP 2

4.1.2. Cấu trúc SIP 2

4.1.2.1. Server 2

4.1.2.2. Client 2

4.1.3. Bản tin SIP 2

4.2. GIAO THỨC DIAMETER 2

4.2.1 Tổng quan về giao thức Diameter 2

4.2.2 Cấu trúc giao thức Diameter 2

4.2.2.1 Diameter Replay Agent 2

4.2.2.2 Diameter Proxy Agent 2

4.2.2.3 Diameter Redirect Agent 2

4.2.2.4 Diameter Translation Agent 2

4.2.3 Bản tin 2

4.2.4 Khả năng kiểm soát lỗi của giao thức Diameter 2

4.3 GIAO THỨC COPS 2

4.3.1 Tổng quan về giao thức COPS 2

4.3.2 Bản tin COPS 2

4.3.2.1 COPS Header 2

4.3.2.2 Object format 2

4.4 GIAO THỨC MEGACO/H.248 2

4.4.1 Tổng quan về giao thức MEGACO/H.248 2

4.4.2 Cấu trúc Gateway trong MEGACO/H.248 2

4.4.3 Termination và Context 2

4.4.3.1 Termination 2

4.4.3.2 Context 2

4.4.4 Hoạt động của MEGACO/H.248 2

CHƯƠNG 5: CÁC BƯỚC TIẾN LÊN XÂY DỰNG IMS 2

5.1. ĐỐI VỚI MẠNG CỐ ĐỊNH 2

5.2. ĐỐI VỚI MẠNG DI ĐỘNG 2

CHƯƠNG 6: DEMO 2

6.1. MÔ HÌNH MÔ PHỎNG NGN 2

6.2. LỚP ỨNG DỤNG: MÔ PHỎNG IPTV – VOD 2

6.2.1. Giới thiệu 2

6.2.2. Cách cấu hình IPTV trên IMS 2

6.3. LỚP ĐIỀU KHIỂN: OPENIMSCORE 2

6.3.1. Giới thiệu 2

6.3.2. Cách xây dựng IMS core 2

6.4. LỚP TRUYỀN TẢI: MPLS 2

6.4.1. Giới thiệu 2

6.4.2. Một số lệnh kiểm tra cấu hình MPLS trên Router Cisco 7200 2

6.5. LỚP TRUY NHẬP: CLIENT 2

6.5.1. Giới thiệu 2

6.5.2. Cài đặt UCT client 2

6.5.3. Kết quả mô phỏng 2

6.5.3.1. UE đăng ký 2

6.5.3.2. UE thực hiện cuộc gọi 2

6.5.3.3. UE sử dụng dịch vụ IPTV 2

6.6. NHậN XÉT 2

CHƯƠNG 7: TỔNG KẾT VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 2

TÀI LIỆU THAM KHẢO 2

CHƯƠNG 7: TỔNG KẾT VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

Với nội dung đặt ra là tìm hiểu kiến trúc IMS trên nền mạng NGN, luận văn đã đưa ra được kiến trúc tổng quát nhất của một phân hệ IMS theo tiêu chuẩn của tổ chức 3GPP. Bên cạnh đó, luận văn cũng đã lý giải vai trò, nhiệm vụ, chức năng của các thành phần, giao diện, và một số thủ tục thực hiện trong phân hệ IMS. Hơn nữa, bài báo cáo còn trình bày phương pháp xây dựng mạng IMS từ nền tảng mạng hiện có. Đây là môt trong những điểm khác biệt với đề tài khác.

Với mục tiêu đặt ra, đề tài đã thực hiện được các nội dung sau:

1. Tìm hiểu về kiến trúc mạng IMS trên nền mạng lõi 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 dụng mạng NGN.

2. Trình bày các thủ tục sử dụng dịch vụ để thấy được hoạt động của phân hệ này trong NGN. Nội dung này giúp người đọc hiểu sâu hơn và kiểm chứng lại chức năng các thực thể trong phân hệ.

3. Luận văn đã giới thiệu một số giao thức chính sử dụng trong phân hệ IMS, đặc biệt là giao thức SIP và Diameter. Đây là hai giao thức dựa trên nền text tạo nên sự khác biệt giữa IMS và các hệ thống khác.

4. Luận văn đã nêu lên tình hình mạng viễn thông hiện tại và đưa ra đề xuất từng bước xây dựng hệ thống IMS trên nền mạng NGN dựa trên hạ tầng mạng hiện tại.

5. Giới thiệu và xây dựng thành công mô hình mạng NGN bao gồm: client truy cập, mạng lõi MPLS để truyền dẫn, IMSCore điểu khiển dịch vụ và máy chủ ứng dụng IPTV Server. Với mô hình này, client có thể truy cập để thực hiện đầy đủ dịch vụ Tripple Play như: thoại, video call, chat, truyền nhận dữ liệu, xem IPTV,…

6. Kết hợp với đề tài “QoS over Tripple Play” đảm bảo chất lượng dịch vụ từ đầu cuối đến dầu cuối.

Do tích chất thực hiện luận văn nằm ở mức nền tảng trong nghiên cứu về IMS, nên đề tài này giới hạn ở những nội dung trên. Nếu có điều kiện, chúng em sẽ tiếp tục nghiên cứu phát triển các vấn đề sau:

1. Xây dựng hệ thống tính phí hoàn chỉnh. Tính phí là một ưu điểm lớn của IMS so với các hệ thống khác. IMS cung cấp khả năng tính cước phức tạp hơn nhiều so với hệ thống tài khoản trả trước hay trả sau, ví dụ như việc tính cước theo từng dịch vụ sử dụng hay phân chia cước giữa các nhà cung cấp dịch vụ và nhà cung cấp mạng. Người sử dụng sẽ chỉ nhận một bảng tính cước phí duy nhất từ một nhà cung cấp mạng thường trú.

2. Bảo mật trong IMS: nghiên cứu vấn đề bảo mật trong IMS tránh các nguy cơ tấn công từ internet, tích hợp với đề tài hệ thống phát hiện và phòng chống xâm nhập IDP trên nên tảng mã nguồn mở

3. Mở rộng dịch vụ: Bổ sung thêm các dịch vụ khác như internet di động tốc độ cao, xem video trực tuyến,…

4. Triển khai IMS trên nền IPv6: IPv4 đang dần cạn kiệt. Do đó, khi triển khai IMS trên thực tế, mỗi thiết bị có một IP. Như thế, IPv6 là giải pháp khả thi nhất.

IMS trên nền mạng NGN là một công nghệ mạng tiên tiến, có thể định hướng phát triển theo hướng hội tụ mạng di động và cố định trong tương lai. Việc xây dựng phân hệ này giúp cho nhà khai khác sẽ đủ năng lực cung cấp các loại hình dịch vụ đa phương tiện cho người dùng đầu cuối. Với những đặc tính như thế, IMS đang là tiêu điểm nghiên cứu phát triển của nhiểu tổ chức chuẩn hóa viễn thông và công ty điện tử tin học. Với phạm vi của một đề tài tốt nghiệp, bài báo cáo không thể trình bày hết mọi khía cạnh của IMS. Tuy vậy, chúng em hi vọng rằng với những kết quả đạt được trong luận văn sẽ phần nào giúp cho người đọc dễ dàng tiếp cận công nghệ IMS.

Chúng em chân thành cảm ơn!