Tài liệu Giải pháp tích hợp cung cấp dịch vụ vas trong mạng umts sử dụng ims

  • Số trang: 26 |
  • Loại file: PDF |
  • Lượt xem: 54 |
  • Lượt tải: 0
nganguyen

Đã đăng 34345 tài liệu

Mô tả:

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG --------------------------------------- NGUYỄN ĐĂNG THÁI GIẢI PHÁP TÍCH HỢP CUNG CẤP DỊCH VỤ VAS TRONG MẠNG UMTS SỬ DỤNG IMS Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử Mã số: 60.52.70 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI - 2013 1 Luận văn được hoàn thành tại: HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Người hướng dẫn khoa học: Ts. Đỗ Mạnh Quyết Phản biện 1: Phản biện 2: Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông Vào lúc: giờ ngày tháng năm 2013 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông 2 MỞ ĐẦU Ngày nay mạng UMTS đã được phát triển và đưa vào sử dụng ở Việt Nam cũng như nhiều nước trên thế giới. Trong xu thế chung của sự phát triển mạng UMTS sẽ được thay thế bởi một mạng tiên tiến hơn, đáp ứng được nhu cầu dịch vụ ngày càng cao của người sử dụng. Cùng với đó, sự phát triển nhanh chóng của các mạng di động và cố định, mạng internet đã làm nảy sinh các ý tưởng về khả năng hội tụ các mạng này. Đó là khởi nguồn để phân hệ đa phương tiện IP IMS ra đời và phát triển. IMS là một chuẩn dựa trên mạng IP sử dụng cả mạng cố định và không dây, cung cấp các dịch vụ đa phương tiện bao gồm âm thanh , video, thoại, văn bản và dữ liệu. Hiện nay IMS đã được triển khai trên nhiều nơi trên thế giới đặc biệt là quá trình triển khai từ mạng UMTS. Trong tiến trình chuyển lên tiếp theo từ mạng UMTS sử dụng IMS vấn đề đặt ra là làm cách nào để giữ lại kiến trúc dịch vụ và các dịch vụ đã triển khai để có thể đảm bảo được quyền lợi của người sử dụng và hạn chế tối đa chi phí. Đề tài tiến hành nghiên cứu mô hình cung cấp dịch vụ VAS khi chuyển đổi từ mạng UMTS sang sử dụng IMS mà không làm gián đoạn cung cấp dịch vụ cho khách hàng cũng như tận dụng được tài nguyên mạng UMTS. Mục đích của nghiên cứu nhằm đưa ra giải pháp tích hợp cung cấp các dịch vụ VAS trong mạng UMTS sử dụng IMS. Kết quả cụ thể của nghiên cứu là đưa ra mô hình hệ thống VAS trong mạng UMTS sử dụng IMS và đưa ra đề xuất ứng dụng cho mạng Vietnam mobile. Trên cơ sở những kiến thức tích luỹ trong những năm học tập chuyên ngành Điện Tử Viễn Thông tại Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy TS. Đỗ Mạnh Quyết, tôi đã tìm hiểu, nghiên cứu và hoàn thành luận văn tốt nghiệp với đề tài “Giải pháp tích hợp cung cấp dịch vụ VAS trong mạng UMTS sử dụng IMS”. 3 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VAS TRONG UMTS VÀ VAS TRONG IMS Chương này tập trung giới thiệu khái quát về IMS, về dịch vụ giá trị gia tăng VAS, đưa ra mô hình VAS trong các mạng UMTS, mạng sử dụng IMS, đưa ra ý tưởng giải pháp tích hợp VAS khi chuyển từ mạng UMTS lên mạng UMTS sử dụng IMS. 1.1 Giới thiệu chung về IMS Phân hệ đa phương tiện IP là một tập các đặc điểm kỹ thuật mô tả trong kiến trúc mạng thế hệ tiếp theo (NGN) cho việc thực thi các dịch vụ đa phương tiện và thoại dựa trên IP. IMS định nghĩa một kiến trúc và cơ cấu hoàn chỉnh cho phép hội tụ thoại, hình ảnh, dữ liệu và các công nghệ mạng di động dựa trên cơ sở hạ tầng dựa IP. Nó hoàn thiện lỗ hổng giữa hai mô hình truyền thông thành công nhất, đó là công nghệ tế bào và Internet. Người dùng có thể lướt Web, chơi game online hoặc tham gia một hội nghị video quan trọng cho dù đang ở đâu. Đó là một viễn cảnh của IMS, cung cấp truy nhập di động cho tất cả các dịch vụ mà Internet cung cấp. 1.1.1 Sự cần thiết của IMS Ý tưởng chính của IMS là cung cấp dịch vụ Internet mọi nơi, tại mọi thời điểm bằng cách sử dụng công nghệ di động tổ ong. Ở khía cạnh khác, chúng ta có thể nói hệ thống di động tổ ong đã cung cấp các dịch vụ băng rộng, gồm một vài các dịch vụ Internet như dịch vụ tin nhắn đa phương tiện. Nói tóm lại, mọi người dùng di động tổ ong có thể truy nhập Internet sử dụng kết nối số liệu, trong phương pháp truy nhập này mọi dịch vụ Internet có thể được cung cấp. Vậy chúng ta cần IMS làm gì? Chúng ta cần cho thời gian xa hơn những thứ mà chúng ta muốn nói là kết hợp Internet với hệ thống di động tổ ong và nó là thực sự tiên tiến. Như vậy đặt ra một vấn đề: Vì sao chúng ta cần IMS, nếu tất cả sức mạnh của Internet đã có hiệu lực cho người dùng 3G qua miền chuyển mạch gói? Câu trả lời gồm ba phần: QoS, cước phí và các dịch vụ tích hợp khác. Vấn đề chính đối với miền chuyển mạch gói là cung cấp các dịch vụ đa phương tiện thời gian thực một cách tốt nhất mà không cần quan tâm đến QoS. Tức là mạng cung cấp không đảm bảo băng thông có được của một người dùng cho một kết nối riêng lẻ cũng như độ trễ của gói dữ liệu. Do vậy chất lượng của cuộc thoại VoIP có thể biến đổi rất khác nhau trong chính cuộc gọi đó. Ở một điểm xác định nào đó khi một người dùng cần gọi đến một người dùng khác có thể hoàn thành nhưng ngay sau đó nó có thể trở nên không hiểu được. Phân hệ đa phương tiện IP không được ủy thác bất kỳ một mô hình kinh doanh nào, nó cho phép nhà khai thác tính cước phí theo tính toán phù hợp hơn. Phân hệ IMS cung cấp thông tin về dịch vụ được yêu cầu của người dùng, và với những thông tin này nhà khai thác quyết định dịch vụ nào được cung cấp cho người dùng theo một tỷ lệ dịch vụ cố định, ứng dụng phương thức tính cước truyền thống dựa trên thời gian, áp dụng dựa trên QoS hoặc thực hiện một phương pháp tính cước phí mới. Như một bộ lọc, bằng dịch vụ, trong ngữ cảnh tính cước phí như vậy, chúng ta đề cập tới mọi giá trị mang lại cho người dùng (ví dụ: phiên thoại, phiên thoại có hình, cầu truyền hình, một bản tin tức thì, hoặc cung cấp thông tin về sự hiện diện của tài khoản …). Việc cung cấp các dịch vụ tích hợp tới người dùng là lý do thứ ba cho sự phát triển của IMS. Mặc dù các nhà cung cấp thiết bị hay nhà khai thác lớn sẽ phát triển một vài dịch vụ đa phương tiện, nhà khai thác không muốn hạn chế các dịch vụ đó. Các nhà khai thác muốn có thể sử dụng dịch vụ được phát triển bởi nhóm 4 thứ ba, nhóm người kinh doanh dịch vụ, tích hợp dịch vụ mà họ đã sẵn có và cung cấp cho người dùng với một dịch vụ mới hoàn chỉnh. Hơn nữa, mục đích của phân hệ IMS không chỉ cung cấp các dịch vụ mới mà cung cấp tất cả các dịch vụ ở hiện tại và tương lai, mà Internet có thể cung cấp. Thêm vào đó, người dùng có thể thực hiện tốt tất cả các dịch vụ của mình khi chuyển vùng như khi họ sử dụng trong mạng nhà. 1.1.2 Lịch sử của IMS IMS được định nghĩa đầu tiên bởi 3GPP, nó là sự thỏa thuận hợp tác giữa một thành viên của chuẩn viễn thông, như là phần của các chuẩn làm việc hỗ trợ cho mạng GSM và công nghệ sóng vô tuyến phát triển. IMS đã được giới thiệu đầu tiên trong 3GPP Phiên bản 5, trong đó “ Giao thức khởi tạo phiên SIP”, được định nghĩa bởi nhóm đặc trách kỹ thuật về Internet (IETF) được chọn làm giao thức chính cho IMS. Hơn thế nữa IMS đã được cải tiến trong Phiên bản 6 và 7 của 3GPP bao gồm thêm các tính năng như quản lý nhóm, liên kết nối với WLAN và các hệ thống dựa trên CS, truy nhập băng rộng cố định. 1.2 Giới thiệu chung về dịch vụ giá trị gia tăng VAS Dịch vụ giá trị gia tăng (VAS – Value Added Service) là dịch vụ mà nhà cung cấp đưa ra thêm bên cạnh các dịch vụ sẵn có của mình. Dịch vụ giá trị gia tăng VAS là một thuật ngữ được sử dụng cho các dịch vụ và kiến trúc dịch vụ cơ bản tạo điều kiện thuận lợi cho các nhà khai thác mạng viễn thông cung cấp tùy chỉnh các ứng dụng cho người sử dụng cuối cùng của mạng. Đối với người sử dụng cuối cùng, một dịch vụ giá trị gia tăng tạo thành một kinh nghiệm người dùng vượt xa các tiêu chuẩn dịch vụ mạng. Đối với một nhà điều hành, VAS là một phương tiện để phân biệt từ các nhà khai thác khác. Một danh mục đầu tư phong phú của VAS có thể thu hút nhiều thuê bao mới. Ngoài ra, VAS có thể được phát triển, thử nghiệm và triển khai trong một thời gian ngắn hơn nhiều so với các dịch vụ mạng tiêu chuẩn. Dịch vụ giá trị gia tăng được thực hiện thông qua logic dịch vụ, được triển khai trên một nền tảng thực hiện dịch vụ trong mạng của nhà điều hành. Logic dịch vụ có thể được cung cấp bởi nhà cung cấp nền tảng thực hiện dịch vụ hoặc có thể được phát triển bởi các nhà điều hành riêng hoặc một nhà cung cấp thứ ba. Nền tảng dịch vụ được thực hiện thường được cung cấp bởi một môi trường kiến tạo dịch vụ, dựa trên giao diện người dùng đồ họa. VAS được áp dụng trong cả hai mạng có dây PSTN/ISDN và mạng điện thoại di động PLMN như GSM hoặc UMTS, VAS còn được biết đến như là Mạng thông minh (IN). Hiện nay VAS được sử dụng phổ biến trong các nhà khai thác trên toàn thế giới. Các nhà mạng đã đầu tư rất nhiều trong việc triển khai nền tảng thực hiện dịch vụ VAS và trong sự phát triển logic dịch vụ. Ngoài ra, hệ thống hỗ trợ kinh doanh đã được phát triển, bao gồm hệ thống quản trị khách hàng, hệ thống chăm sóc khách hàng và hệ thống dữ liệu kinh doanh. Mạng viễn thông có xu hướng di chuyển lên mạng toàn IP và IMS để cung cấp nhiều dịch vụ truyền thông đa phương tiện, câu hỏi đặt ra làm thế nào để bảo vệ các đầu tư trong triển khai VAS hiện có khi di chuyển các di sản VAS theo hướng IMS. Bài toán kinh doanh được đặt ra là khi di chuyển di sản VAS lên mạng sử dụng IMS, các nhà khai thác có tiếp tục sử dụng dịch vụ VAS hiện có được không và những nơi có thể áp dụng cũng như sẽ áp dụng nó như thế nào trong mạng mới. 1.3 Mô hình VAS trong mạng UMTS VAS trong mạng GSM hoặc mạng UMTS được thực hiện bằng các phương tiện logic dịch vụ được triển khai trên một nền tảng thực hiện dịch vụ thường được gọi là điểm điều khiển dịch vụ (SCP). Hình 1.1 cho thấy kiến trúc VAS trong mạng UMTS [12]. Các hoạt động của VAS trong mạng GSM là tương tự như các hoạt động của VAS trong mạng UMTS. Khái niệm và nguyên tắc được sử dụng cho VAS áp dụng như 5 nhau trong mạng có dây PSTN cũng như trong mạng di động GSM, UMTS. Trong luận văn sẽ tập trung chủ yếu vào VAS trong mạng di động. Hình 1.1: VAS trong mạng UMTS Như trên hình vẽ, SCP tương tác với MSC hoặc GMSC trong mạng lõi UMTS. Giao diện giữa GMSC và SCP được hình thành bởi một phần giao thức ứng dụng CAMEL(CAP). CAMEL cấu thành tiêu chuẩn mạng IN cho mạng GSM, CAMEL được chuẩn hóa bởi ETSI và sau đó được phát triển bởi 3GPP. CAMEL được chuẩn hóa trong các giai đoạn khác nhau, CAMEL giai đoạn 1 (được giới thiệu trong GSM phát hành R96) đến giai đoạn CAMEL 4 (phát hành trong phiên bản mạng 3G Rel-5). Các dịch vụ VAS được đưa ra từ GMSC được thực hiện bằng phương tiện dữ liệu kích hoạt dịch vụ, dữ liệu này MSC nhận được từ HLR trong tập tin đính kèm ban đầu với mạng GSM hoặc GMSC nhận được từ HLR trong quá trình chấm dứt xử lý cuộc gọi. Các dịch vụ VAS được đưa ra cũng có thể dựa trên các thiết lập chuyển mạch. Các dịch vụ CAMEL được chuẩn hóa toàn cầu có thể được đưa ra bởi một thuê bao GSM trong mạng nhà hoặc khi chuyển vùng trong một mạng khác. CAMEL chủ yếu hướng tới kiểm soát các cuộc gọi thoại , cuộc gọi dữ liệu, các cuộc gọi fax, hoặc cuộc gọi video. Chuyển mạch trong miền CS bị hạn chế bởi khả năng giải quyết và kiểm soát tương tác dịch vụ khi đa dịch vụ VAS được đưa ra trong một cuộc gọi. Tuy nhiên, vẫn còn các nhà khai thác muốn đưa ra CAMEL dựa trên dịch vụ trả trước kết hợp với các dịch vụ IN, chẳng hạn như dịch vụ chúc mừng cá nhân. 1.4 Mô hình VAS trong IMS Giao thức khởi tạo phiên SIP được định nghĩa trong RFC 3261, SIP được thiết kế để hỗ trợ việc thiết lập các phiên đa phương tiện giữa các người sử dụng trên mạng IP [9]. VAS trong IMS được thực hiện bằng các phương tiện của máy chủ ứng dụng SIP (SIP AS) và logic có thể trên thiết bị đầu cuối. Tuy nhiên, trong luận văn này sẽ tập trung vào phần mạng của VAS. Một SIPAS trong IMS có một vai trò tương tự như một SCP trong miền UMTS. Ngoài ra, nó cung cấp chức năng nhất định được tìm thấy trong MSC của mạng UMTS. Chức năng này bao gồm các dịch vụ thoại cơ bản và các dịch vụ bổ sung. Một SIP-AS có chức năng kết nối đến CSCF phục vụ (S-CSCF), truy vấn CSCF (ICSCF), chức năng kiểm soát nguồn tài nguyên đa phương tiện (MRF) và hệ thống thuê bao nhà (HSS). SIPAS bao gồm một nền tảng thực hiện dịch vụ với một số dịch vụ được triển khai trên nó. Kết nối với MRF cho mục đích điều khiển tương tác người dùng. Kết nối với HSS cho mục đích lưu trữ và lấy dữ liệu thuê bao tĩnh hoặc động. Hình 1.2 cho thấy kiến trúc cho VAS trong IMS [12]. Các tổ chức, cá nhân được kết nối thông qua các điểm tham chiếu chuẩn hóa cho mạng IMS. 6 Hình 1.2: Server ứng dụng SIP trong IMS Hình 1.2 cho thấy kiến trúc áp dụng cho các phiên SIP khởi đầu. S-CSCF có được dữ liệu thuê bao từ HSS, tại thời điểm thuê bao đăng ký. HSS chứa dữ liệu thuê bao liên tục. Một trong các thành phần của dữ liệu thuê bao là các tiêu chuẩn lọc ban đầu (IFC). IFC được sử dụng bởi S-CSCF cho việc đưa ra các dịch vụ giá trị gia tăng. IFC chứa địa chỉ SIP-AS VAS, được dẫn ra cho các thuê bao này. IFC có dạng của một tập tin XML, quy định cụ thể các điều kiện cho việc dẫn ra dịch vụ VAS cho các thuê bao. Các điểm tham chiếu giữa S-CSCF và SIP AS là giao diện điều khiển dịch vụ IMS (ISC). Giao thức chạy trên các điểm tham chiếu ISC là SIP. Một SIP AS được liên kết chức năng trong báo hiệu SIP. Các báo hiệu SIP liên quan đến một cuộc gọi là đối tượng để điều khiển SIP-AS, được định tuyến thông qua tất cả các SIP-AS đã đưa ra cho phiên làm việc. Đây là một sự khác biệt so với UMTS, ISUP/BICC không được gửi thông qua SCP một cách rõ ràng. Hình 1.2 chỉ ra liên kết trong suốt của SIP-AS vào một phiên SIP, cung cấp cho các SIP-AS toàn quyền điều khiển phiên SIP trong khi SCP chỉ có thể điều khiển các cuộc gọi CS trong ranh giới điều khiển được tiếp xúc bởi MSC/SSF thông qua giao thức CAP. VAS trong IMS có thể điều khiển bất kỳ loại phiên và không phiên liên quan đến các dịch vụ truyền thông trong mạng sử dụng IMS, chẳng hạn như cuộc gọi thoại, cuộc gọi video, nhắn tin và trò chuyện. Một SIP-AS có thể ảnh hưởng đến việc sử dụng phương tiện truyền thông và các phương tiện truyền thông định tuyến cho một phiên giao tiếp SIP. Bên cạnh chức năng kết nối với mạng lõi IMS (CSCF, MRFC, HSS), SIP-AS có thể có giao diện kinh doanh với các dịch vụ dựa trên internet, ví dụ như bằng cách sử dụng ngôn ngữ thực hiện quy trình kinh doanh (BPEL) hoặc các dịch vụ Web. VAS có thể được dẫn ra cho các phiên SIP khởi xướng (các phiên SIP khởi xướng bởi thuê bao IMS được phục vụ) và kết thúc phiên SIP (các phiên SIP dành trước cho thuê bao IMS được phục vụ). Hình 1.2 phản ánh rằng nhiều SIP-AS có thể được đưa ra cho một phiên SIP, tùy thuộc vào nội dung của IFC. Ví dụ IFC cho một thuê bao có thể chỉ định cho một cuộc gọi ban đầu, S-CSCF đầu tiên phải đưa ra một dịch vụ SIP-AS # 1, theo sau bởi một dịch vụ SIP-AS # 2. Phương pháp này đưa ra nhiều SIP-AS trong một cuộc gọi được gọi là chaining IFC. Một cơ chế tương tự như cơ chế tồn tại trong GSM, MSC đưa ra các dịch vụ khác nhau theo thứ tự (Service chaining). Trong PSTN và GSM, các dịch vụ cơ bản như các cuộc gọi thoại và các dịch vụ bổ sung như chuyển hướng cuộc gọi, chuyển cuộc gọi được thực hiện bởi mạng lõi. Nghĩa là các dịch vụ này không thuộc tiêu đề của VAS. Trong IMS, dịch vụ thoại cơ bản, cũng như các dịch vụ bổ trợ, được thực hiện bằng cách sử dụng cơ chế tương tự như được sử dụng cho VAS trong IMS. Dịch vụ thoại cơ bản trong IMS được gọi là điện thoại đa phương tiện truyền thông, dịch vụ thoại bổ sung trong IMS được biết đến như là dịch vụ mô phỏng. Dịch vụ thoại cơ bản và các dịch vụ mô phỏng này được thực hiện thông qua chỉ định và logic dịch vụ được chuẩn hóa được triển khai trên SIP-AS. 1.5 Mô hình VAS trong mạng UMTS sử dụng IMS 7 Sau khi mô tả VAS trong IMS và VAS cho mạng UMTS, vấn đề cần giải quyết trong thực tế là làm thế nào để phát triển kiến trúc dịch vụ đã được triển khai và các dịch vụ đã được triển khai khi IMS đang được đưa vào sử dụng trong một mạng, các bộ phận nào có thể được tái sử dụng, các chức năng phải nào sẽ phải di chuyển, làm thế nào để phát triển cho mạng tiếp theo trong tương lai kế thừa từ mạng UMTS. Mạng lõi tiến hóa lên IMS, và sẽ có nhiều hơn các thuê bao sẽ trở thành thuê bao IMS và tương ứng với nó sẽ có các thiết bị đầu cuối IMS có khả năng phù hợp. Tuy nhiên, mạng truy nhập CS và các thiết bị đầu cuối CS sẽ duy trì trong một thời gian dài. Câu hỏi đầu tiên được đặt ra là bộ phận nào của mạng kế thừa sẽ tiếp tục sử dụng các khả năng để điều khiển mạng lưới CS, và bộ phận nào sử dụng mạng IMS và hội nhập của nó với các lớp dịch vụ. Hình 1.3 mô tả một câu hỏi cốt lõi được đề cập trong luận văn này. Một nhà điều hành di chuyển từ UMTS lên mạng sử dụng IMS có thể sử dụng các di sản dịch vụ VAS hiện tại trong mạng thế hệ sau như thế nào. Dịch vụ VAS UMTS hiện có thường được gọi là di sản IN. Hình 1.3: Ứng dụng các di sản VAS trong IMS Các vấn đề chính được chỉ ra bởi dấu hỏi trong hình 1.3. Làm thế nào chúng ta có thể kết nối di sản dịch vụ VAS trong mạng UMTS vào trong mạng sử dụng IMS. Và làm thế nào chúng ta có thể nhận được di sản dịch vụ VAS để làm việc cùng với một SIP-AS trong mạng IMS, ví dụ như một SIP-AS cung cấp các dịch vụ điện thoại cơ bản và bổ sung. Mạng lõi IMS sử dụng SIP qua các điểm tham chiếu ISC đối với SIPAS, trong khi một di sản SCP sử dụng CAP hướng tới mạng lõi UMTS. Khi đề cập đến vấn đề này, luận văn phải xem xét đến sự tương tác giữa di sản dịch vụ VAS với các đơn vị khác trong mạng UMTS. Sự tương tác này cần phải được áp dụng trong mạng sử dụng IMS tốt khi di chuyển di sản VAS sang mạng sử dụng IMS. Giải pháp chung cho việc áp dụng các di sản VAS trong mạng UMTS lên mạng UMTS sử dụng IMS, sẽ được trình bày rõ trong chương 3. 8 CHƯƠNG 2 KIẾN TRÚC IMS Chương này tập trung nghiên cứu kiến trúc IMS, chức năng các phần tử, các giao thức và giao diện trong IMS. 2.1 Giới thiệu chung IMS là một chuẩn dựa trên mạng viễn thông toàn IP mà nó sử dụng cả mạng có dây và không dây hiện tại với sự đa dạng các dịch vụ đa phương tiện bao gồm: audio, video, thoại, văn bản, và dữ liệu. Các dịch vụ dựa trên IMS có thể được phân chia thành ba loại sau:  Dịch vụ Non real time như dịch vụ tin nhắn đa phương tiện và phân phối nội dung đa phương tiện.  Dịch vụ Near real time ví dụ như Push to talk qua mạng thông tin di động tổ ong và dịch vụ chơi Game.  Dịch vụ Real time như thoại, audio hoặc video, hội nghị dựa trên nền chuyển mạch gói. Những dịch vụ này có thể có được dễ dàng qua các dịch vụ cùng loại như các dịch vụ hiện tại và dịch vụ quản lý danh sách nhóm. 2.2 Cấu trúc phân lớp IMS Mạng di động và cố định có thể được hội tụ trên nền tảng IMS hoàn toàn IP. Để thấy được xu hướng đó, một mạng IMS được định nghĩa trong một kiến trúc mặt phẳng ngang, bao gồm 3 lớp chức năng [11]: Hình 2.1: Kiến trúc phân lớp của phân hệ IMS theo chiều ngang Hình 2.1 chỉ ra kiến trúc phân lớp IMS theo chiều ngang. Lớp đầu tiên là lớp truyền tải thực hiện truyền tải dung lượng báo hiệu và các luồng phương tiện. Lớp này bao gồm các switch, router và các thực thể xử lý phương tiện (ví dụ: Media Gateway, Media Server) được sử dụng cho cả mạng đường trục và mạng truy nhập. Các người dùng của mạng IMS có thể kết nối thông qua sự đa dạng về mạng truy nhập và kỹ thuật bao gồm cả mạng không dây và có dây. Một vài người sử dụng có thể kết nối trực tiếp tới IMS thông qua mạng dựa trên IP, người dùng khác có thể kết nối gián tiếp với mạng IMS thông qua PSTN. Mỗi một kiểu kết nối trên tới mạng IMS đều được thực hiện dễ dàng bởi các phần tử logic trong lớp truyền tải. Như là một lớp truy nhập không phụ thuộc mạng, IMS có thể kết nối đến nhiều loại mạng khác nhau. Lớp thứ hai trong kiến trúc IMS là lớp điều khiển. Bao gồm các phần tử của mạng báo hiệu (ví dụ: CSCF, HSS, MGCF…) để hỗ trợ điều khiển phiên chung, điều khiển phương tiện và chức năng điều khiển truy nhập qua các giao thức báo hiệu như SIP, Diameter, H248. Lớp điều khiển là mạng lõi của IMS, với viễn thông nó thực sự điều khiển hiệu quả cho các thiết bị của người sử dụng kết nối tới nhiều 9 kiểu mạng truy nhập. Lớp này cũng bao gồm server thuê bao nhà (HSS) để lưu trữ thông tin như vị trí vật lý của các người dùng, phân phát tài nguyên và dữ liệu bảo mật có liên quan. Lớp thứ 3 trong kiến trúc IMS là lớp ứng dụng. Lớp này bao gồm các Server ứng dụng như server ứng dụng SIP, Server truy nhập dịch vụ mở bên thứ 3 và các điểm điều khiển dịch vụ mở kế thừa. IMS điều khiển dịch vụ thông qua mạng thuê bao nhà và các thành phần của mạng báo hiệu được phân phối trong lớp dịch vụ và lớp điều khiển. Khi đưa ra một cấu trúc mạng lõi đơn của một mạng lõi cấu trúc theo chiều ngang cho bất kỳ một loại mạng truy nhập và dịch vụ khác nhau, kiến trúc phân hệ IMS mang lại lợi thế xoá bỏ kiến trúc dịch vụ theo chiều dọc truyền thống, mà nó nhân đôi các chức năng tương tự nhau (ví dụ: điều khiển phiên, tính cước) cho mỗi kiểu truy nhập và dịch vụ. Kiến trúc phân hệ IMS tạo ra một nguồn tài nguyên chia sẻ hấp dẫn và cơ hội cho việc tiết kiệm chi phí cho nhà khai thác mạng và nhà cung cấp dịch vụ. 2.3 Tổng quan về các giao thức chính sử dụng trong IMS 2.3.1. Giao thức khởi tạo SIP Giao thức khởi tạo phiên (được định nghĩa trong RFC 3261) được thiết kế để hỗ trợ việc thiết lập các phiên đa phương tiện giữa các người sử dụng trên mạng IP [9]. Giống như điều khiển cuộc gọi, mục tiêu của SIP RFC là hỗ trợ các chức năng như di động của người sử dụng và chuyển hướng cuộc gọi. Thiết lậpcuộc gọi VoIP/Video SIP ` Người sử dụng máy tính Mạng lõi GPRS RAN UE IMS WBTS RNC Uu SGSN Internet GGSN Iu Server ứng dụng SIP Hình 2.2: Báo hiệu SIP từ đầu cuối đến đầu cuối Hình 2.2 đưa ra mô tả giao thức SIP, 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 như một 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. 2.3.2. Giao thức Diameter 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… 10 2.4 Kiến trúc IMS IMS cung cấp tất cả các thực thể mạng và các thủ tục để hỗ trợ thoại thời gian thực và các ứng dụng IP đa phương tiện. Nó sử dụng SIP để hỗ trợ báo hiệu và điều khiển cho các dịch vụ thời gian thực. 3GPP, ETSI và diễn đàn Parlay định nghĩa cấu trúc chức năng của IMS như hình vẽ sau [11]: M¹ng ®a ph-¬ng tiÖn IP M¹ng b¸o hiÖu di ®éng kÕ thõa PSTN Mb Mb PSTN BGCF CSCF Mm PSTN Mk Mk Mw Mj Mi IMSMGW MGCF Mr Mb MRFP MRFC Mb HSS Dx Mw P-CSCF Mb SLF UE Gm Mp Mb Cx CSCF Mg Mn C, D, Gc, Gr BGCF Gq Ph©n hÖ IM Hình 2.3: Sơ đồ cấu trúc IMS của 3GPP IMS thực hiện 3 chức năng chính:  Hội tụ mạng di động và mạng cố định  Hội tụ dịch vụ. Cung cấp dịch vụ truyền thông đa phương tiện trên nền gói IP  Hội tụ đầu cuối. 2.5 Chức năng các phần tử của IMS 2.5.1 Chức năng điều khiển phiên cuộc gọi (CSCF) Thực thể chức năng chính trong IMS là chức năng điều khiển phiên cuộc gọi (CSCF: Call Session Control Function). CSCF là một SIP server. CSCF có thể có một số vai trò khác nhau khi được sử dụng trong phân hệ đa phương tiện IP. Nó có thể hoạt động như một Proxy-CSCF (P-CSCF), như một ServingCSCF (S-CSCF), và có thể như một Interrogating-CSCF (I-CSCF). Hình 2.4 thể hiện kiến trúc CSCF với các giao diện của nó. 2.5.1.1 S-CSCF (CSCF phục vụ) S-CSCF là bộ não của IMS, nó được đặt ở mạng nhà. Nghĩa là báo hiệu cuộc gọi khởi xướng từ máy di động được định tuyến qua mạng nhà của người sử dụng. Chẳng hạn một thuê bao Việt Nam chuyển mạng vào Trung Quốc sau đó gọi đến một thuê bao tại Úc, báo hiệu cuộc gọi này sẽ phải đi qua mạng của thuê bao nhà của nó tại Việt Nam. Cách thực hiện này cho phép nhà khai mạng có thể thoả thuận các bản tin tính cước với nhà khai thác mạng khách cho từng thuê bao. Tất nhiên điều này chỉ liên quan đến báo hiệu, còn lưu lượng cuộc gọi vẫn được định tuyến IP giữa các GGSN của các mạng Trung Quốc và Úc. Nó thực hiện các dịch vụ điều khiển phiên và đăng ký cho các UE. Khi UE tham gia một phiên, S- CSCF duy trì trạng thái của phiên này và tương tác với các nền tảng dịch vụ khác và các chức năng tính cước mà nhà khai thác mạng cần thiết để hỗ trợ dịch vụ. 11 Hình 2.4: Kiến trúc CSCF 2.5.1.2 P-CSCF (CSCF đại diện) P-CSCF là điểm tiếp xúc đầu tiên của máy di động trong IMS tại chỗ hay khách. Nói một cách khác, P- CSCF tiếp nhận các yêu cầu SIP từ các máy di động hoặc tự mình thực hiện các yêu cầu này hoặc chuyển chúng đến các server khác. P- CSCF chứa chức năng điều khiển chính sách để điều khiển chính sách liên quan đến cách thức sử dụng các kênh mang trong GGSN. Đối với các thuê bao chuyển mạng, P- CSCF được đặt trong mạng khách, đặc biệt là nó được đặt trong GGSN của mạng mà từ đó thuê bao nhận được dịch vụ. 2.5.1.3 I-CSCF (CSCF hỏi ) I-CSCF là điểm tiếp xúc trong phạm vi mạng của nhà khai thác cho tất cả các kết nối tới thuê bao của nhà khai thác mạng. Nó đóng vai trò như một điểm tiếp xúc trung tâm trong mạng nhà khai thác dành cho một thuê bao hay một người sử dụng hiện đang làm khách ở mạng này đối với tất cả các phiên. Trong một mạng của nhà khai thác có thể có nhiều I-CSCF. 2.5.2 HSS ( Server thuê bao nhà) Đây là cơ sở dữ liệu chung cho tất cả các người dùng, nó chứa cả HLR trong thể thức mạng GPRS. Nó chứa các thông tin sau:  Thông tin nhận dạng (số điện thoại, các địa chỉ SIP, IMSI).  Thông tin an ninh (các khoá nhận thực bí mật).  Thông tin vị trí (SGSN, địa chỉ IP).  Thông tin lý lịch người sử dụng (các dịch vụ đăng ký). 2.5.3 Server ứng dụng (AS) 3GPP đặc tả rằng mỗi UE đều có mạng nhà và có thể đăng ký tập các dịch vụ với mạng nhà của nó (các dịch vụ đăng ký tại mạng nhà). Các tiêu chuẩn 3GPP hiện thời đòi hỏi rằng mạng nhà của UE phải cung cấp điều khiển dịch vụ cho mạng khách. Các AS không chỉ đơn thuần là các thực thể IMS mà đúng hơn là các chức năng trên cùng của IMS. Các AS được trình bầy ở đây như là bộ phận của IMS vì chúng là các thực thể cung cấp các dịch vụ đa phương tiện giá trị gia tăng trong IMS. AS đăng ký trong mạng nhà của người sử dụng hay tại vị trí của người thứ ba. Các dịch vụ cung cấp không chỉ hạn chế trên các dịch vụ dựa trên SIP mà cả các dịch vụ dựa trên môi trường dịch vụ của mạng thông minh CAMEL và kiến trúc dịch vụ mở (OSA). 12 2.5.4 Chức năng điều khiển cổng nối xuyên (BGCF) Chức năng điều khiển cổng cổng nối xuyên (BGCF) lựa chọn mạng PSTN hoặc mạng chuyển mạch kênh (CSN) mà lưu lượng sẽ được định tuyến sang. Nếu BGCF xác định được rằng lưu lượng chuyển mạng đó sẽ tới mạng PSTN hay mạng chuyển mạch kênh nằm trong cùng mạng với BGCF thì nó sẽ lựa chọn một MGCF để đáp ứng cho liên mạng với PSTN hay CSN. Nếu lưu lượng chuyển sang mạng không nằm cùng với BGCF thì BGCF sẽ gửi báo hiệu phiên này tới BGCF đang quản lí mạng đích đó. 2.5.5 SLF (Chức năng định vị đăng ký thuê bao) SLF (Subcription location function) được sử dụng như là một cơ chế phân giải cho phép I-CSCF, SCSCF và AS tìm được địa chỉ của HSS, nơi chứa số liệu thuê bao khi nhiều HSS với các địa chỉ khác nhau được sử dụng trong mạng của nhà khai thác. 2.5.6 MGCF ( Chức năng điều khiển cổng đa phương tiện) MGCF là một cổng hỗ trợ thông tin giữa các người sử dụng IMS và CS. Chức năng điều khiển cổng phương tiện (MGCF) và các cổng phương tiện (IM-MGW) chịu trách nhiệm cho báo hiệu và chuyển đổi các phương tiện giữa miền PS và các mạng chuyển mạch kênh (PSTN chẳng hạn). MGCF giao tiếp với S-CSCF (hoặc BGCF) qua giao thức SIP. 2.5.7 MRF (Chức năng tài nguyên đa phương tiện) Kiến trúc liên quan đến chức năng tài nguyên đa phương tiện (MRF) được thể hiện trong hình như sau: Hình 2.7: Kiến trúc MRF MRF được phân tách thành bộ điều khiển chức năng tài nguyên đa phương tiện MRFC và bộ xử lí chức năng tài nguyên đa phương tiện MRFP như thể hiện trên hình vẽ 2.7 2.5.8 IMS-MGW (Chức năng cổng phương tiện -IMS) IMS MGW đảm bảo liên kết mặt phẳng người sử dụng giữa các mạng CS (PSTN, GSM) và IMS. Một IMS-MGW có thể kết thúc các kênh mang từ mạng chuyển mạch kênh và các luồng phương tiện từ mạng chuyển mạch gói (ví dụ luồng RTP trong mạng IP). IMS-MGW có thể hỗ trợ chuyển đổi phương tiện điều khiển mang và xử lí tải trọng (ví dụ mã hóa, triệt vọng, cầu hội nghị). 2.5.9 SGW (Chức năng cổng báo hiệu) Chức năng cổng báo hiệu được sử dụng để kết nối các mạng báo hiệu khác nhau ví dụ mạng báo hiệu SCTP/ IP và mạng báo hiệu SS7. Chức năng cổng báo hiệu có thể triển khai như một thực thể đứng một mình hoặc bên trong mỗi thực thể khác. Các luồng phiên trong đặc tả này không thể hiện SGW nhưng khi làm việc với PSTN hay miền chuyển mạch kênh thì cần có một SGW để chuyển đổi truyền tải báo hiệu. SGW được triển khai như hai node logic sau: 2.5.10 PDF (Chức năng quyết định chính sách) PDF chịu trách nhiệm đưa ra các quyết định về chính sách dựa trên thông tin phiên và thông tin liên quan đến phương tiện nhận được từ P-CSCF. Nó hoạt động như một điểm quyết định chính sách để điều 13 khiển SBLP (Service based local policy: chính sách địa phương dựa trên dịch vụ). Có khả năng cấm kênh mang được trao quyền (PDP context) 2.5.11 SEG (Cổng an ninh) SEG bảo vệ hệ thống thông tin giữa các miền an ninh, lưu lượng sẽ được truyền qua cổng an ninh (SEG) trước khi vào hoặc ra miền an ninh. Miền an ninh được coi là một mạng được quản lý bởi một thẩm quyền quản lý. Thông thường đây là biên giới của các nhà khai thác mạng. SEG được đặt tại biên của miền an ninh và nó áp đặt chính sách an ninh của miền an ninh cho các SEG khác trong miền an ninh kết cuối. Nhà khai thác mạng phải có nhiều SEG trong mạng của mình để tránh sự cố. SEG có thể được quy định để tương tác với tất cả các kết cuối miền an ninh hay chỉ được định nghĩa cho một tập con các kết cuối này. 2.6 Các giao diện trong IMS Các giao diện chính của IMS như hình 2.8 và có thể nhóm vào các loại sau [11]:  Các giao diện để điều khiển dịch vụ và báo hiệu dựa trên SIP gồm: Mg, Mi, Mj, Mk, Mr, Mw, Gm, ISC. Tất cả các giao diện này sử dụng báo hiệu SIP.  Các giao diện cho các cổng phương tiện dựa trên báo hiệu H248/MEGACO gồm các giao diện Mc và Mp. Hình 2.8: Kiến trúc IMS với các giao diện  Giao diện sử dụng giao thức DIAMETER: Cx, Gq, Dx, Sh, Dh  Các giao diện với các mạng ngoài gồm Mb, Mm, và Go. 2.7 Quá trình đăng ký và khởi tạo phiên trong IMS 2.7.1 Quá trình đăng ký trong IMS Đầu tiên đăng ký IMS, để cho phép UE sử dụng các dịch vụ IMS, UE phải đạt được kết nối IP và tìm ra một điểm thực thể IMS, ví dụ P-CSCF. Trong trường hợp UE truy nhập GPRS, UE thực hiện thủ tục đăng nhập GPRS và kích hoạt một ngữ cảnh giao thức dữ liệu gói (PDP) cho báo hiệu SIP [11]. Đăng ký IMS gồm 2 pha: phần bên trái của hình 2.9 chỉ ra pha đầu tiên- mạng mời gọi UE như thế nào? Phần bên phải của hình 2.9 chỉ ra pha 2- UE đáp trả sự mời gọi và hoàn thành đăng ký ra sao? Đầu tiên, UE gửi một yêu cầu đăng ký SIP để tìm ra P-CSCF. Yêu cầu này sẽ bao gồm yêu cầu, nhận dạng được đăng ký và một tên miền mạng nhà (địa chỉ của I-CSCF). P-CSCF xử lý yêu cầu REGISTER và sử dụng tên miền mạng nhà được cung cấp để quyết định địa chỉ IP của I-CSCF. I-CSCF lần lượt sẽ liên hệ với server thuê bao nhà (HSS) để tìm các khả năng yêu cầu cho lựa chọn S-CSCF. Sau khi lựa chọn được S-CSCF, I-CSCF chuyển yêu cầu REGISTER tới S-CSCF. S-CSCF nhận ra rằng người sử dụng chưa được cấp phép, bởi vậy gọi ra dữ liệu nhận thực từ HSS và thông báo tới người dùng với câu trả lời 401- không được phép. Tiếp theo, UE sẽ tính toán môt câu trả lời để chứng tỏ và gửi một yêu cầu REGISTER khác tới P-CSCF. P-CSCF lại tìm I-CSCF và I-CSCF sẽ lần lượt 14 tìm S-CSCF. Cuối cùng S-CSCF kiểm tra câu trả lời và nếu đúng với profile người dùng tải từ HSS và chấp nhận đăng ký với câu trả lời OK 200. Ngay khi UE được cấp phép thành công, UE có thể khởi xướng và nhận các phiên. Trong thủ tục đăng ký cả UE và P-CSCF đều biết được S-CSCF nào trong mạng sẽ phục vụ UE. Hình 2.9: Lưu đồ đăng ký IMS mức cao Trách nhiệm của UE là giữ cho hoạt động đăng ký của nó bằng cách làm mới đăng ký của nó định kỳ . Nếu UE không làm tươi sự đăng ký của nó, khi ấy S-CSCF sẽ im lặng loại bỏ đăng ký khi nào khoảng thời gian đăng ký hết hiệu lực. Khi UE muốn đăng ký lại từ IMS, đơn giản UE gửi một yêu cầu REGISTER kể cả giá trị thời gian đăng ký bằng không (hết hiệu lực). 2.7.2 Khởi tạo phiên Khi một người dùng A muốn có một phiên với người dùng B, UE A tạo ra yêu cầu INVITE SIP và gửi yêu cầu này qua điểm tham chiếu Gm tới P-CSCF. P-CSCF xử lý yêu cầu: ví dụ, nó giải nén yêu cầu và kiểm tra nhận dạng của người dùng khởi đầu trước khi chuyển tiếp yêu cầu qua điểm tham chiếu Mw tới SCSCF. S-CSCF xử lý yêu cầu, thực hiện điều khiển dịch vụ bao gồm tương tác với các server ứng dụng (AS) và cuối cùng quyết định điểm vào nhà vận hành mạng nhà của người dùng B dựa trên nhận dạng của người dùng B trong yêu cầu SIP INVITE. Hình 2.10 Lưu đồ thiết lập phiên IMS mức cao[11]. I-CSCF nhận yêu cầu qua điểm tham chiếu Mw và liên hệ với HSS qua điểm tham chiếu Cx để tìm S-CSCF đang phục vụ người dùng B. Yêu cầu này được chuyển qua điểm tham chiếu Mw tới S-CSCF. SCSCF thực hiện trách nhiệm xử lý thiết bị đầu cuối phiên, tính đến cả tương tác với các server ứng dụng (AS) và cuối cùng là thực hiện chuyển giao yêu cầu tới P-CSCF qua điểm tham chiếu Mw. Sau khi xử lý (ví dụ nén và kiểm tra cá nhân), P-CSCF sử dụng điểm tham chiếu Gm để chuyển giao yêu cầu SIP INVITE tới UE B. UE B tạo ra một câu trả lời hướng theo chiều ngược lại tới UE A theo tuyến đã được tạo (ví dụ UE B »P-CSCF -> S-CSCF -> I-CSCF -> S-CSCF -> P-CSCF -> UE A). Hình 2.10: Lưu đồ thiết lập phiên IMS mức cao. Sau một vài hành trình quay trở về, cả hai UE hoàn thành thiết lập phiên và có thể bắt đầu kích hoạt ứng dụng (ví dụ chơi cờ). Trong khi thiết lập phiên nhà vận hành có thể điều khiển cách sử dụng kênh mang dành cho lưu lượng phương tiện. 15 CHƯƠNG 3 GIẢI PHÁP TÍCH HỢP CUNG CẤP DỊCH VỤ VAS TRONG MẠNG UMTS SỬ DỤNG IMS Chương này sẽ đi sâu nghiên cứu giải pháp tích hợp cung cấp dịch vụ VAS khi chuyển từ mạng UMTS lên mạng UMTS sử dụng IMS, phân tích chức năng của các phần tử, trên cơ sở này đưa ra mô hình giải pháp ứng dụng vào mạng Vietnam mobile. 3.1 Giới thiệu Trước khi đưa ra giải pháp tích hợp cung cấp dịch vụ VAS trong mạng UMTS sử dụng IMS luận văn sẽ đưa ra khái niệm thích ứng và tương tác dịch vụ trong IMS. 3.2 Đa dịch vụ trong mạng sử dụng IMS 3.2.1 Giới thiệu thích ứng dịch vụ và tương tác dịch vụ Mạng UMTS cung cấp nhiều dịch vụ giá trị gia tăng, các dịch vụ khác nhau có thể được cung cấp khác nhau, chúng có thể đối lập với nhau trong một mạng. Để khắc phục điều này mạng phải tuân thủ các nguyên tắc của điểm điều khiển đơn. Điều này có nghĩa là sẽ không có nhiều hơn một dịch vụ VAS có thể tại một thời điểm cụ thể điều khiển một cuộc gọi trong mạng UMTS. Tuy nhiên, các nhà mạng muốn triển khai nhiều dịch vụ trong mạng của họ, với nhiều dịch vụ làm việc trên một cuộc gọi cùng một thời điểm. Các nhà cung cấp thường áp dụng phương pháp đa dịch vụ độc quyền, thường là một dịch vụ “kết dính”, chúng kết hợp các dịch vụ ban đầu hoặc trong trường hợp đơn giản nhất các dịch vụ khác nhau được kích hoạt theo thứ tự (dịch vụ chaining). Quy tắc đơn giản khi sử dụng logic kết dính như vậy là ưu tiên cho phép điều khiển toàn bộ dịch vụ với nỗ lực hợp lý. Hạn chế của phương pháp này là nó chỉ có thể được sử dụng trong một mạng duy nhất và thường đòi hỏi phải tích hợp hệ thống và thử nghiệm rộng rãi. Đối với mạng sử dụng IMS, đa dịch vụ đưa ra được giải quyết thông qua chuỗi IFC. Chuỗi IFC không cung cấp tương tác dịch vụ, nó chỉ có thể cung cấp khả năng giới hạn cho đa dịch vụ VAS được đưa ra trong mạng sử dụng IMS. Khi chuyển từ UMTS lên mạng sử dụng IMS và triển khai kế thừa VAS trong mạng mới, các vấn đề được mô tả ở trên của đa dịch vụ VAS cần được giải quyết. Một nhà điều hành có thể muốn kết hợp di sản dịch vụ VAS đã đưa ra với VAS trong mạng sử dụng IMS. Ví dụ kiến trúc cho đa dịch vụ đã có trong mạng UMTS được đưa ra trong hình 3.1 [12]. Hình 3.1: Mô tả sự kết hợp dịch vụ UMTS và IMS Khi đưa ra đa dịch vụ cho một cuộc gọi đơn lẻ hoặc một phiên đa phương tiện, dịch vụ tương tác trở nên rất quan trọng. Với mạng thuần túy UMTS, các dịch vụ khác nhau có thể cung cấp khác nhau, chúng cũng có thể đối lập nhau trong các chỉ dẫn đối với các mạng lõi IMS. Phối hợp dịch vụ là cần thiết để phối hợp các chỉ dẫn trong trường hợp này. Ngoài ra, dữ liệu thuê bao được cung cấp chính xác là cần thiết, để đảm bảo rằng các dịch vụ được gọi theo thứ tự thích hợp. Các phần tiếp theo cung cấp một cách tổng quan về 16 các giải pháp khác nhau để giải quyết vấn đề kết hợp dịch vụ. Luận văn sẽ đưa ra làm thế nào nền tảng dịch vụ mạng UMTS sử dụng IMS nhận ra được sự tương tác dịch vụ và phối hợp dịch vụ. Vấn đề đa dịch vụ là rất quan trọng khi di chuyển từ UMTS lên IMS bởi vì các nhà khai thác muốn đạt được lợi ích từ các khả năng dịch vụ VAS trong IMS để xây dựng hệ thống một cách linh hoạt và rút ngắn thời gian đưa dịch vụ ra thị trường. Khi kế thừa các dịch vụ VAS được áp dụng trong mạng mới sử dụng IMS, các dịch vụ kế thừa này sẽ phải được kết hợp với các dịch vụ IMS. Các dịch vụ VAS kế thừa và các dịch vụ VAS trong mạng sử dụng IMS có thể cùng tồn tại hoặc độc lập nhau. 3.2.2 Bộ quản lý tương tác kích hoạt TRIM Bộ quản lý tương tác kích hoạt (TRIM) là một thực thể logic phân phối, là một bộ kích hoạt duy nhất từ mạng lõi CS trên các sever đa ứng dụng. Hình 3.2 sẽ giúp tìm hiểu rõ hơn chức năng của TRIM [12]. Ví dụ một TRIM có thể được sử dụng để kết hợp VPN với dịch vụ chúc mừng cá nhân trong một cuộc gọi. Các chức năng được áp dụng bởi TRIM cũng được gọi là môi giới Dịch vụ (service brokering) . Hình 3.2: Bộ quản lý tương tác kích hoạt Mục đích của TRIM là phân phối dịch vụ trong mạng CS. TRIM chứa logic để xác định các dịch vụ VAS được dẫn ra cho một cuộc gọi cụ thể. Logic này có thể được điều chỉnh phù hợp cho các thuê bao, tức là các thuê bao khác nhau có sự kết hợp khác nhau của các dịch vụ VAS. Bất kỳ một tương tác dịch vụ nào cũng cần phải được xử lý trong vòng TRIM. Ví dụ khi các dịch vụ được đưa ra tương ứng cung cấp chỉ dẫn xung đột với các TRIM, TRIM sẽ đưa ra quyết định chỉ dẫn để chuyển tiếp đến mạng lõi UMTS hoặc có hành động khác. 3.2.3 Bộ quản lý tương tác khả năng dịch vụ SCIM Thực thể tiếp theo, được gọi là SCIM (Bộ quản lý tương tác khả năng dịch vụ), được sử dụng cho việc đưa ra đa dịch vụ IMS bằng cách sử dụng một kích hoạt duy nhất từ mạng lõi [11]. Như vậy nó không liên quan đến tái sử dụng của di sản VAS, nhưng nó có chức năng tương tự như TRIM và sẽ được đưa ra trong phần này. Hình 3.3 chỉ ra SCIM trong mối liên hệ với mạng IMS. AS AS SCIM SIP cat ion SIPAppli Appli cat ion Server Server Sh ISC HSS HSS Cx Si MAP S -CSCF S -CSCF ISC ISC OSA OSAservice service cap capability abilityserver server (SCS) (SCS) OSA OSA app application lication server server OSA API IM -SSF IM -SSF CAP Camel CamelService Service Environment Environment Hình 3.3: Bộ quản lý tương tác khả năng dịch vụ 17 SCIM là một thực thể trong lớp ứng dụng của IMS được giới thiệu bởi 3GPP như là một phần của phiên bản REL-5 của mạng 3G. Mục đích của nó là phối hợp các tương tác dịch vụ. SCIM có vị trí như lớp bổ sung giữa S-CSCF và máy chủ ứng dụng, giao diện giữa S-CSCF và các máy chủ ứng dụng thông qua một giao diện ISC. SCIM đôi khi được coi là một thực thể độc lập. IMS có một môi trường dịch vụ với tổng số các dịch vụ có sẵn là cao hơn đáng kể so với dịch vụ của UMTS. Ngoài ra môi trường sẽ trở nên năng động hơn khi các dịch vụ có khả năng thay đổi thường xuyên hơn. Đối với IMS, sự phối hợp tương tác dịch vụ thủ công có thể đạt được thông qua định nghĩa IFC. Do tổng số dự kiến và do sự thay đổi thường xuyên của các dịch vụ, phương pháp này sẽ trở nên mất thời gian, ngày càng phức tạp và tốn kém. Với hệ thống IMS sử dụng một SCIM sẽ tiết kiệm được đáng kể chi phí bảo trì. Cả TRIM và SCIM là những thành phần hữu ích cho tiến trình chuyển VAS từ mạng UMTS sang mạng sử dụng IMS. Tuy nhiên, hạn chế là cả hai thành phần là giới hạn ở giao diện điều khiển cuộc gọi. 3.3 Giải pháp tích hợp cung cấp dịch vụ VAS trong mạng UMTS sử dụng IMS 3.3.1 Chức năng chuyển dịch vụ IM-SSF Chức năng chuyển dịch vụ IMS (IM-SSF) được đưa ra bởi 3GPP, như là một phần của phiên bản Rel-5 của mạng 3G, như một thực thể thích ứng độc lập giữa mạng lõi IMS và di sản mạng IN [11]. Hình 3.4 cho thấy vị trí của IM-SSF trong mạng IMS. Hình 3.4: IMS-SSF cho việc triển khai di sản VAS trong mạng sử dụng IMS IM-SSF hoạt động như SIP-AS về phía mạng lõi IMS, tức là IFC và ISC được sử dụng. Quá trình ra hoặc vào các phiên SIP từ một thuê bao IMS đã đăng ký di sản dịch vụ IMS, được định tuyến thông qua IMSSF, bằng cách sử dụng IFC như mô tả trước đó. Trong quá trình đăng ký, hồ sơ cá nhân của thuê bao trong HSS chứa IFC liên quan đến IM-SSF, các IFC được gửi đến S-CSCF, thông qua các điểm tham chiếu Cx. Trong quá trình đăng ký thuê bao IMS tại S-CSCF, IM-SSF thu được dữ liệu thuê bao CAMEL từ HLR. Theo đó, IM-SSF được trang bị với một phần ứng dụng điện thoại di động (MAP) báo hiệu khả năng với HLR, một điểm tham chiếu (Si) được sử dụng cho việc thu thập dữ liệu kích hoạt CAMEL từ HLR. IM-SSF dịch tín hiệu SIP từ các S-CSCF vào báo hiệu CAP chuyển tới SCP. Vì vậy SCP theo cách này có thể hoạt động các dịch vụ VAS một cách bình thường, IM-SSF sẽ đảm bảo sự chuyển đổi giữa SIP và CAP. S-CSCF có thể phụ thuộc vào IFC và cũng có thể liên kết với các SIP-AS, như mô tả trong hình 3.4. IM-SSF được định nghĩa như một thực thể chức năng độc lập. Điều này cản trở sự tương tác giữa các dịch vụ khác nhau được đưa ra cho các phiên IMS. Một IM-SSF có thể phục vụ cho sự chuyển đổi giao thức (nhưng bị giới hạn), nhưng nó không thể phối hợp dịch vụ hoặc tương tác dịch vụ. Khi tích hợp di sản VAS trong mạng sử dụng IMS, di sản VAS phải được kết hợp với các dịch vụ khác. Điều này không được hỗ 18 trợ bởi IM-SSF như đặc tả thông thường của nó. Vấn đề này sẽ được giải quyết trong giải pháp của Ericsson khi kết hợp TRIM, SCIM với IM-SSF. 3.3.2 Phân loại các dịch vụ VAS khi triển khai lên mạng sử dụng IMS Để phát triển VAS hiện có theo hướng IMS, luận văn trình bày một logic phân chia của VAS như triển khai trong các mạng di sản. Hình 3.5 cho thấy một cấu trúc của VAS hiện có [12]. Hình 3.5: Logic phân chia di sản VAS Luận văn tiến hành phân loại VAS hiện có dựa trên mức độ mà chúng có thể áp dụng trong IMS. Các dịch vụ của loại thứ nhất (loại I) là loại dịch vụ hiện tại nhưng không áp dụng được trong mạng sử dụng IMS gọi là loại hình dịch vụ CS cụ thể. Nói chung chúng giải quyết vấn đề định tuyến trong mạng CS. Đối với một số dịch vụ VAS hiện thời có thể tương tự như dịch vụ yêu cầu trong IMS, nhưng chúng sẽ được xây dựng một cách khác nhau và không có tái sử dụng rõ ràng về logic dịch vụ hoặc dữ liệu từ các dịch vụ hiện có. Loại thứ hai (loại II) là các dịch vụ với các trường hợp sử dụng tương tự trong IMS, nhưng nó sẽ không phát triển thành một dịch vụ đa phương tiện truyền thông. Nói cách khác VAS ứng dụng được trong IMS, nhưng không có dịch vụ đa phương tiện. Nói chung, chúng là trung tâm thoại hoặc giải quyết với sự điều khiển khởi tạo phiên ví dụ như các mục đích tính cước. Trong trường hợp này có tiềm năng tái sử dụng của logic kinh doanh và dữ liệu của các dịch vụ VAS hiện có. Loại dịch vụ thứ ba (loại III) giải quyết với các dịch vụ được áp dụng trong IMS và có thể được mở rộng với các tính năng đa phương tiện và các tính năng khác được cung cấp bởi các mạng sử dụng IMS. Trong trường hợp này có tiềm năng tái sử dụng của logic kinh doanh và dữ liệu trong IMS. Tái sử dụng có thể thấp hơn so với loại thứ hai với các chức năng đa phương tiện của các dịch vụ phát triển tốt nhất trong IMS. Ví dụ như dịch vụ freephone, dịch vụ premium rate, Centrex… 3.3.3 Giải pháp chiến lược cho việc tái sử dụng các dịch vụ VAS hiện có trong IMS Như đã mô tả trong phần 3.3.2, chỉ VAS được áp dụng trong IMS (loại II và loại III) cần được xem xét. Nó cũng đã được đưa ra trong IMS không có khả năng tái sử dụng của logic phiên cụ thể CS, như là logic để điều khiển phiên IMS là hoàn toàn khác nhau. Logic kinh doanh và dữ liệu có khả năng được tái sử dụng trong IMS. Vì vậy, một lựa chọn khả thi hơn so với một IM-SSF nút riêng biệt, nhằm mục đích để kết nối các di sản VAS đến IMS thông qua giao thức điều khiển phiên logic, là tạo ra một logic phiên IMS ứng dụng front-end để truy cập logic VAS kinh doanh hiện tại hoặc dữ liệu. Điều này được phác thảo trong hình 3.6. Truy nhập dữ liệu, như mô tả bằng mũi tên giữa 2 thực thể dịch vụ, thông thường SCP thường được trang bị với các giao diện truy nhập dữ liệu cụ thể để cho phép tích hợp với các hệ thống hỗ trợ kinh doanh. Trong nhiều trường hợp logic kinh doanh cũng có thể được truy nhập, ví dụ như khi logic kinh doanh được triển khai trên một nền tảng dịch vụ khác nhau hơn là logic điều khiển phiên. Tuy nhiên, mức độ tái sử dụng 19 có thể được áp dụng là phụ thuộc vào việc điều khiển phiên, logic kinh doanh và dữ liệu đã được tách ra trong kiến trúc của các dịch vụ VAS với nền tảng cụ thể và công nghệ được sử dụng. Trong trường hợp các SCP và IMS-AS được thực hiện trên cùng một nền tảng, bằng cách sử dụng cùng một công nghệ, giải pháp này cũng được áp dụng và được thực hiện rất dễ dàng. Các trường hợp khó khăn hơn là kịch bản có liên quan đến thiết bị từ các nhà cung cấp khác nhau. Hình 3.6: Sử dụng lại VAS loại II và loại III trong IMS Theo tiến trình thời gian sẽ có nhiều chức năng hơn (bao gồm cả logic kinh doanh) có thể được thêm vào mạng sử dụng IMS và cũng có thể loại bỏ các dịch vụ dữ liệu. Thông thường triển khai các dịch vụ dữ liệu trong một server dữ liệu riêng biệt không phải là một ý tưởng tồi. Không phải là luôn luôn có thể áp dụng các chiến lược được mô tả ở trên, tức là truy nhập vào logic kinh doanh hiện có và các dịch vụ dữ liệu từ logic điều khiển phiên IMS. Ví dụ trong trường hợp này là trường hợp khi VAS hiện tại không cung cấp quyền truy nhập vào các dịch vụ dữ liệu. Để tạo điều kiện tái sử dụng logic doanh nghiệp và dịch vụ dữ liệu hiện có, logic điều khiển phiên IMS có thể bao gồm chức năng IM-SSF. Các chức năng IM-SSF trong logic điều khiển phiên IMS cho phép truy nhập vào VAS hiện có thông qua các giao thức IN. Nói cách khác, logic điều khiển phiên IMS áp dụng với logic dịch vụ đã đưa ra phù hợp với công nghệ mạng UMTS, ví dụ như sử dụng CAP. Do những hạn chế của IM-SSF như mô tả ở trên, và do thực tế là các thành phần có giá trị nhất của một dịch vụ VAS là logic kinh doanh và dữ liệu dịch vụ được truy nhập trực tiếp chứ không phải gián tiếp thông qua trong các giao thức. Sử dụng IM-SSF cho dịch vụ loại III sẽ dẫn đến đầu tư lớn trong cả hai dịch vụ (thích ứng dịch vụ) và IM-SSF (thích ứng giao thức). Đầu tư như vậy sẽ không có khả năng ứng dụng trong tương lai. Dựa trên những phân tích ở trên kết luận rằng một nền tảng dịch vụ với sự hỗ trợ cho các ứng dụng IMS tới giao diện kế thừa SCP thông qua các giao thức truy nhập dữ liệu và cũng hỗ trợ cho các trường hợp IM-SSF cơ bản (chức năng nội bộ IM-SSF) đối với trường hợp có những hạn chế trong các giao diện truy nhập dữ liệu, cung cấp cho các nhà khai thác cách tối ưu nhất để tái sử dụng và di chuyển các dịch vụ VAS hiện có lên mạng sử dụng IMS. Đối với dịch vụ VAS loại III hiện có, nó có tiềm năng để phát triển hơn nữa trong IMS và có khả năng khai thác dịch vụ phong phú của IMS. Logic phiên nên được xây dựng lại trên nền tảng IMS, được chỉ định máy chủ ứng dụng. Hiện có Logic kinh doanh và dữ liệu dịch vụ khi chạy trên nền tảng riêng biệt có thể được sử dụng bằng cách phát triển mới logic phiên IMS. Logic kinh doanh và dữ liệu dịch vụ có thể dần dần được tăng cường để sử dụng các tính năng và khả năng của mạng sử dụng IMS. 3.3.4 Giải pháp tích hợp VAS trong mạng UMTS sử dụng IMS Trong phần này, chúng ta xem xét làm thế nào để áp dụng VAS trong mạng UMTS kế thừa lên mạng mới sử dụng IMS. Hình 3.7 là mô hình giải pháp tích hợp VAS trong mạng UMTS sử dụng IMS.
- Xem thêm -