3 Các giao thức được sử dụng trong IMS

Đồ án tốt nghiệp Đại học



Kiến trúc IMS



 Truyền bản tin tức thời và phát hiện sự có mặt.

Mặc dù SIP có thể đảm bảo tất cả các dịch vụ nói trên, R5 hiện nay chưa định nghĩa

các kịch bản cho chúng. Chẳng hạn hội nghị đa phương tiện sẽ chỉ có trong R6. Tuy nhiên

điều này không báo trước rằng nhà khai thác hay nhà cung cấp sẽ đưa ra như một dịch vụ

giá trị gia tăng.

Lợi ích của việc sử dụng SIP làm giao thức báo hiệu chính trong IMS như sau:

•



Báo hiệu SIP đầu cuối giữa các người sử dụng IP di động và cố định.



•



Có thể cung cấp các dịch vụ giá trị gia tăng cho người sử dụng di động.



•

SIP được thiết kế như một giao thức IP, vì thế nó thích hợp tốt với các giao thức IP

và các dịch vụ khác.

•



SIP đơn giản và tương đối dễ thực hiện.



•

Hiện nay trong R5 SIP cung cấp các khả năng chính đến quản lý các cuộc truyền

thông đa phương tiện sau đây:

- Xác định vị trí hiện thời của người sử dụng đích (nhận phương tiện).

- Xác định xem một người sử dụng có định tham gia phiên hay không?

- Xác định các khả năng đầu cuối người sử dụng.

- Thiết lập và quản lý phiên. Bao gồm: thay đổi các thông số của phiên, yêu cầu các

chức năng để cung cấp các dịch vụ cho một phiên và kết thúc phiên.

Lợi ích được liệt kê đầu tiên trên đây là có tầm quan trọng đặc biệt. Khi các thuê bao

di động bắt đầu sử dụng các dịch vụ dựa trên một hạ tầng IP, chúng có thể muốn thông tin

với các đường Internet cố định. Được mô tả như trong hình vẽ sau đây:



Hình 1-3: Báo hiệu SIP từ đầu cuối đến đầu cuối



Bùi Thị Vân Anh – lớp Đ04VT1



10



Đồ án tốt nghiệp Đại học



Kiến trúc IMS



SIP là giao thức chuẩn do IETF đưa ra nhằm mục đích thực hiện một hệ thống có khả

năng truyền qua môi trường mạng IP. Nó được định nghĩa theo mô hình client-server

trong đó các yêu cầu được bên gọi (client) đưa ra và bên bị gọi (server) trả lời nhằm đáp

ứng yêu cầu của bên gọi. SIP sử dụng một số kiểu bản tin và trường khởi đầu giống

HTTP. Về cơ bản SIP là một giao thức hướng văn bản và gần giống với giao thức HTTP

nhưng nó không phải là một sự mở rộng của HTTP. Trong kiến trúc phân hệ IMS giao

thức SIP được sử dụng để thiết lập, duy trì và kết thúc các phiên đa phương tiện trong

mạng lõi trên các giao diện Mg, Mw, Mm, Mi, Mj, và Mk.



1.3.2 Giao thức Diameter

Các chức năng của AAA theo IETF nó bao gồm các chức năng nhận thực trao quyền

và thanh toán cho mạng truy nhập. Dự án 3GPP khuyến nghị sử dụng DIAMETER cung

cấp chức năng thanh toán sau đây trong các phân hệ IMS.

•



Hỗ trợ cho IPv6



•



Tương thích với RADIUS



•



Hỗ trợ đại diện tường minh.



•



Mô hình bảo mật thấp.



DIAMETER là một giao thức cơ bản được đưa ra trong lĩnh vực của ứng dụng nhận thực

trao quyền và thanh toán Chúng được thể hiện trong bảng tài liệu về AAA sau:

Giao thức cơ sở DIAMETER không cung câp đầy đủ chức năng AAA mà nó được

phối hợp với những giao thức khác. Ví dụ: Một server truy nhập mạng NAS sẽ đòi hỏi hỗ

trợ giao thức DIAMETER cũng như các ứng dụng truy nhập mạng DIAMETER.

Giao thức cơ sở hỗ trợ quản lý phiên và truyền dẫn các cặp giá trị thuộc tính AVP giữa

các đối tác đồng cấp. Ngoài ra nó cũng đưa ra một nhóm các lệnh cơ sở để xử lý việc tính

cước đơn giản. DIAMETER hỗ trợ làm tăng thêm độ tin cậy bằng việc sử dụng tìm kiếm

động đồng cấp. Một miền sẽ có cấu hình với hai server DIAMETER một dùng cho hoạt

động (Active) và còn lại cho dự phòng (Standby).

Trong IMS, giao thức Diameter được sử dụng để nhận thực trao quyền và thanh toán

đối với người dùng IMS.

SIP được lựa chọn làm báo hiệu trong mạng lõi IMS và giao thức Diameter được sử

dụng cho nhận thực trao quyền và thanh toán. Ngoài hai giao thức cơ bản trên, trên các

giao diện giữa các phần tử mạng lõi IMS với các phần tử ngoài có thể sử dụng một số

giao thức khác H248/MEGACO, giao thức truyền tải thời gian thực RTP, MAP…



Bùi Thị Vân Anh – lớp Đ04VT1



11



Đồ án tốt nghiệp Đại học



Kiến trúc IMS



1.4 Kiến trúc phân hệ IMS

Phần này sẽ mô tả các thực thể IMS và các chức năng chính của nó. Các thực thể này

được phân thành 6 loại chính sau: hệ định tuyến và quản lý phiên (CSCFs), cơ sở dữ liệu

(HSS, SLF), các phần tử tương tác (BGCF, MGCF, IMS-MGW, SGW), các dịch vụ

(server ứng dụng, MRFC, MRFP), các thực thể hỗ trợ (THIG, SEG, PDF) và tính cước.

Các chuẩn IMS được thiết lập sao cho các tính năng bên trong của các thực thể mạng

không được chỉ định rõ ràng về chi tiết. Chẳng hạn, Server thuê bao mạng nhà (HSS) có

ba chức năng nội tại: chức năng IMS, các chức năng cần thiết cho miền CS và các chức

năng cần thiết cho miền PS. Các chuẩn 3GPP không mô tả phương thức mà chức năng

IMS tương tác với các chức năng được thiết kế cho chuyển mạch gói PS; thay vào đó,

chúng mô tả các điểm tham chiếu giữa các thực thể và các chức năng được hỗ trợ tai các

điểm tham chiếu đó.

Hình 1.4 là kiến trúc tổng quan của IMS do 3GPP đưa ra, trong đó có một số giao diện

báo hiệu được sử dụng trong IMS (như Mw, Mi…). Tuy nhiên, phần này không kể hết

các giao diện trong IMS mà chỉ đưa ra những giao diện hay gặp nhất (danh sách đầy đủ

các giao diện có trong khuyến nghị TS 23.002 của 3GPP).

Thiết bị đầu cuối IMS được gọi là thiết bị khách hàng UE, có thể kết nối đến mạng

IMS qua một mạng chuyển mạch gói, ví dụ như mạng GPRS.

IMS có thể hỗ trợ cho nhiều loại thiết bị đầu cuối và nhiều phương thức truy nhập

khác nhau. Ví dụ, ngoài máy điện thoại và máy tính cá nhân, thì thiết bị số cá nhân PDA

cũng có thể kết nối đến IMS; bên cạnh phương thức truy nhập bằng liên kết vô tuyến thì

khách hàng vẫn còn có thể sử dụng các phương thức truy nhập khác như WLAN hay

ADSL.



1.4.1 Máy chủ thuê bao mạng nhà (HSS) và thực thể chức năng định vị thuê

bao (SLF)

Về khía cạnh kỹ thuật, máy chủ thuê bao mạng nhà HSS là sự cải tiến từ HLR. Trong

IMS, HSS là trung tâm lưu trữ thông tin của khách hàng, bao gồm tất cả dữ liệu liên quan

đến việc xử lý các phiên đa phương tiện cho khách hàng đó. Những dữ liệu này là thông

tin định vị, thông tin an ninh (gồm thông tin nhận thực và thông tin trao quyền), thông tin

hồ sơ khách hàng (các dịch vụ mà khách hàng đăng ký) và thông tin về S-CSCF được gán

cho mỗi khách hàng.



Bùi Thị Vân Anh – lớp Đ04VT1



12



Đồ án tốt nghiệp Đại học



Kiến trúc IMS



Hình 1-4: Kiến trúc tổng quan của 3GPP IMS.

Việc nhận dạng người dùng bao gồm hai loại: nhận dạng người dùng cá nhân và nhận

dạng người dùng công cộng. Nhận dạng người dùng cá nhân là nhận dạng người dùng

được đăng ký bởi nhà khai thác mạng địa phương và được sử dụng cho những mục đích

như đăng ký và nhận thực, trong khi nhận dạng người dùng công cộng là nhận dạng trong

đó các người dùng khác có thể sử dụng để yêu cầu giao tiếp với người dùng đầu cuối. Các

tham số truy nhập IMS được sử dụng để thiết lập phiên và chứa các tham số như nhận

thực người dùng, trao quyền roaming và tên S-CSCF được cấp phát. Thông tin khởi tạo

dịch vụ cho phép thực hiện dịch vụ SIP. HSS cũng cung cấp các yêu cầu người dùng đối

với S-CSCF. Thông tin này được I-CSCF sử dụng để lựa chọn S-CSCF phù hợp nhất đối

với người dùng.

HSS còn chứa một tập con chức năng của trung tâm nhận thực và đăng ký định vị

mạng nhà (HLR/AUC) do miền PS và CS yêu cầu. Cấu trúc của HSS được biểu diễn

trong Hình 1 -5. Giao tiếp giữa các chức năng HSS khác nhau không được chuẩn hoá.

Bùi Thị Vân Anh – lớp Đ04VT1



13