Tài liệu NGHIÊN CỨU IMS VÀ ỨNG DỤNG CUNG CẤP CÁC DỊCH VỤ BĂNG RỘNG CHO MẠNG VIỄN THÔNG CỦA VNPT

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG --------------------------------------- Nguyễn Hoàng Dương NGHIÊN CỨU IMS VÀ ỨNG DỤNG CUNG CẤP CÁC DỊCH VỤ BĂNG RỘNG CHO MẠNG VIỄN THÔNG CỦA VNPT Chuyên ngành: Kỹ thuật Viễn thông Mã số: 60.52.02.08 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI - 2014 Luận văn được hoàn thành tại: HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG Người hướng dẫn khoa học: T.s Hoàng Văn Võ Phản biện 1: Ts.Hoàng Ứng Huyền Phản biện 2: PGS.Ts. Lê Nhật Thăng 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 15 tháng 02 năm 2014 Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Thư viện của Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông 1 MỞ ĐẦU Ngày nay, cùng với sự phát triển vượt bậc của công nghệ thông tin thì sự bùng nổ về các dịch vụ tiện ích trên mạng viễn thông và internet là tất yếu, đặc biệt đối với thị trường đầy tiềm năng như nước ta. Để đáp ứng được sự phát triển vượt bậc đó, mạng viễn thông cần phải có khả năng linh hoạt cao, tốc độ truyền dẫn lớn, băng thông rộng, đa dịch vụ đáp ứng mọi nhu cầu trao đổi thông tin của xã hội. Trong đó đẩy mạnh phát triển các dịch vụ ứng dụng trên hạ tầng băng rộng, hội tụ các dịch vụ về mọi mặt, phát triển các dịch vụ mới phù hợp với xu hướng hội tụ công nghệ dịch vụ Viễn thông. Trong đó, IP là công nghệ mang tính hội tụ cao, giúp cho nhà khai thác dịch vụ viễn thông cung cấp đa dạng dịch vụ trên một hạ tầng mạng duy nhất. Xu hướng phát triển mạng NGN hiện nay theo hướng toàn IP với việc sử dụng phân hệ IMS (IP Multimedia Subsystem – Phân hệ đa phương tiện IP) cho phép nhiều mạng truy nhập khác, bao gồm cả mạng di động lẫn mạng cố định, cung cấp các dịch vụ băng rộng một cách nhanh chóng, kết nối với nhau thông qua lớp dịch vụ chung để cung cấp các gói dịch vụ hội tụ. Hiện nay, VNPT đã triển khai IMS để cung cấp dịch vụ điện thoại cố định trên toàn bộ các tỉnh thành, nhưng chưa được đồng bộ và tận dụng hết khả năng của hệ thống. Do đó, việc nghiên cứu đề xuất các phương án triển khai các dịch vụ băng rộng trên nền mạng NGN IMS cho VNPT là một vấn đề cấp thiết. Trước thực trạng như vậy, học viên đề xuất « Nghiên cứu IMS và ứng dụng cung cấp các dịch vụ băng rộng cho mạng viễn thông của VNPT». CHƯƠNG 1- TỔNG QUAN VỀ IMS Mục tiêu của chương này nhằm giới thiệu xu hướng phát triển mạng viễn thông, xu hướng phát triển các dịch vụ viễn thông, giới thiệu tổng quan về NGN-IMS và khả năng cung cấp các dịch vụ băng rộng của IMS. 1.1.Xu hướng phát triển mạng viễn thông Môi trường kinh doanh ngày càng mang tính cạnh tranh và phức tạp hơn bao giờ hết. Bảo đảm chất lượng dịch vụ trở thành tiêu chí sống còn, là nguyên nhân dẫn tới thành công của các nhà cung cấp dịch vụ. Song song với xu thế này, nhu cầu cũng ngày càng gia tăng đối với các dịch vụ truyền thông mới, đòi hỏi khả năng đáp ứng việc cung cấp dịch vụ hoặc tăng tính cạnh tranh. Chính là vậy một mạng viễn thông mới ra đời phải đảm bảo sự hội tụ của 3 yếu tố: 2 - Hội tụ dịch vụ - Hội tụ về thiết bị đầu cuối - Hội tụ hạ tầng 1.2.Xu hướng phát triển dịch vụ viễn thông Ngày nay, mong muốn của rất nhiều khách hàng là được triển khai các dịch vụ mới đặc biệt là các dịch vụ băng rộng, tích hợp các dịch vụ trên cùng một đường dây thuê bao, tích hợp đa chức năng của mạng trong khoảng thời gian ngắn nhất. Dịch vụ băng rộng: Theo xu hướng phát triển trên thế giới, nhu cầu về các dịch vụ băng thông rộng như: truy nhập Internet tốc độ cao, truyền hình theo yêu cầu (Video on Demand), truyền hình HD sẽ còn tăng cao trong tương lai, hình thành các mạng riêng ảo (VPN) có tốc độ cao, Webhosting…và di động là động lực thúc đẩy sự phát triển của xã hội Hội tụ dịch vụ: Với các tiện ích của việc hội tụ mang lại thì hội tụ dịch vụ trở thành một hướng đi tất yếu của ngành viễn thông trong tương lai. 1.3.Tổng quan về mạng NGN-IMS Tổng quan về IMS Đầu tiên IMS được phát triển bởi 3GPP như một cấu trúc cho hệ thống điện thoại 3G trong mạng UMTS. IMS là một kiến trúc chuẩn, mở nhằm mục đích chuyển tiếp các dịch vụ đa phương tiện qua các mạng di động và IP, sử dụng cùng một loại giao thức chuẩn cho cả các dịch vụ di động cũng như IP cố định, IMS định nghĩa các giao diện mặt bằng điều khiển chuẩn để tạo ra các ứng dụng mới. Sự phát triển của NGN NGN là bước tiếp theo trong lĩnh vực truyền thông trên thế giới. NGN là sự hội tụ các mạng vào một kết cấu thống nhất để hình thành một mạng chung, thông minh, hiệu quả cho phép truy nhập mang tính toàn cầu, tích hợp nhiều công nghệ mới, ứng dụng mới và mở đường cho các cơ hội kinh doanh phát triển hơn. Thuật ngữ NGN nói chung được sử dụng để đặt tên cho một cấu trúc mạng ở đó các cơ sở hạ tầng dịch vụ được nhà cung cấp hội tụ về công nghệ thông tin và viễn thông trên đó. 3 Vai trò của IMS trong NGN Hiện nay, IMS là sự lựa chọn tối ưu cho việc phân phát dịch vụ hội tụ và đa phương tiện, cũng như cho phép cung cấp các dịch vụ IP trên cả mạng di động và cố định. 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: audio, video, thoại, văn bản và dữ liệu. IMS là hạt nhân và là trung tâm của NGN-IMS được thể hiện như Hình 1.22: Hình 1.2 : Vị trí của IMS trong mạng NGN-IMS 1.4.Khả năng phát triển dịch vụ băng rộng trên mạng NGN-IMS Với cấu trúc phân lớp, sử dụng các chuẩn của giao thức Internet, các cổng kết nối cùng cổng báo hieenuj với các mạng truy nhập khác nhau, vì vậy NGN-IMS đáp ứng phát triển các dịch vụ băng rộng. Hình 1.3 trình bày kiến trúc mạng NGN-IMS theo ETSI TISPAN, bao gồm 2 tầng chính là tầng truyền tải và tầng dịch vụ. Tầng truyền tải sẽ đảm nhận trách nhiệm cung cấp đường đường truyền tốt nhất đáp ứng được yêu cầu hoạt động của dịch vụ.Tầng dịch vụ đảm nhận việc điều khiển hoạt động của dịch vụ. 4 Hình 1.3: Kiến trúc phân lớp trong mạng viễn thông NGN-IMS Kết chương Nội dung chương này đã đề cập được xu hướng phát triển mạng và các dịch vụ viễn thông hiện nay để thấy được những bất cập về các công nghệ mạng cũ đơn lẻ và các dịch vụ đơn lẻ, đối với sự bùng phát về nhu cầu sử dụng các dịch vụ băng rộng của người dùng đầu cuối. Đặc biệt là các dịch vụ băng rộng trong tương lai là cần phải: hội tụ mạng, hội tụ dịch vụ và hội tụ thiết bị đầu cuối và sự phát triển và hội tụ của các dịch vụ băng rộng là rất lớn vì vậy triển khai IMS để cung cấp và hội tụ các dịch vụ băng rộng trên mạng NGN-IMS là một tất yếu của VNPT. CHƯƠNG 2-CÔNG NGHỆ IMS VÀ KHẢ NĂNG CUNG CẤP CÁC DỊCH VỤ BĂNG RỘNG IMS là phân hệ đa phương tiện IP là nền tảng hạ tầng công nghệ chung nhằm cung cấp các dịch vụ đa phương tiện cho khách hàng, IMS dựa trên hai yếu tố cơ bản là công nghệ IP và các giao thức chính như: SIP, Diameter, COPS. 2.1.IMS: Các định nghĩa liên quan và tính năng 2.1.1. Công nghệ IP 2.1.1.1. Tổng quan Công nghệ IP được đánh giá là công nghệ mang tính hội tụ cao, giúp cho các nhà khai thác dịch vụ viễn thông cung cấp đa dạng dịch vụ trên một hạ tầng mạng duy nhất. IP đã trở 5 thành công nghệ viễn thông được lựa chọn trong suốt thập kỷ qua cùng với sự bùng nổ của Internet. Sự gia tăng về số lượng máy tính cá nhân, kết nối băng thông rộng, cũng như các ứng dụng trên nền IP ngày càng trở nên đa dạng. 2.1.1.2. Sự phát triển của công nghệ IP  IPv4 Kể từ khi chính thức được đưa vào sử dụng và được định nghĩa trong kiến nghị RFC791 năm 1981 đến nay, không gian địa chỉ IPv4 ngày càng chật hẹp và bộc lộ nhiều điểm yếu của Ipv4  Hạn chế của địa chỉ IPv4 và sự ra đời của IPv6 Hiện nay nhu cầu sử dụng Internet đang bùng nổ mạnh tại các khu vực đông dân cư đặc biệt là khu vực Châu Á. Để giải quyết vấn đề cạn kiệt địa chỉ IPv4, một giải pháp công nghệ mới mang tên IPv6 ra đời. IPv6 hay Internet Protocol version 6 ra đời không những giải quyết được vấn đề cạn kiệt địa chỉ mà còn khắc phục được những hạn chế của IPv4 và cung cấp thêm những thuộc tính vượt trội. 2.1.2. Giao thức SIP 2.1.2.1. Tổng quan về giao thức SIP SIP là giao thức khởi tạo phiên, dùng để thiết lập, sửa đổi và kết thúc các cuộc gọi điện thoại VoIP. SIP được phát triển bởi IETF và ban hành trong tài liệu RFC 3261 vào tháng 5 năm 2003. SIP có thể sử dụng cho rất nhiều các dịch vụ khác nhau trong mạng IP như dịch vụ tin nhắn, thoại, hội nghị thoại, hội nghị truyền hình, email, dạy học từ xa, quảng bá, … 2.1.2.2. Cấu trúc SIP  Máy chủ Là một chương trình ứng dụng chấp nhận các bản tin yêu cầu từ máy. Ta có các loại máy chủ sau: Máy chủ ủy quyền ,định vị , đổi địa chỉ , đăng ký  Máy khách Máy khách trong giao thức SIP chính là các thiết bị mà người dùng. Thiết bị này có thể là các thiết bị phần cứng hổ trợ chuẩn SIP như điện thoại IP hay là phần mềm hổ trợ chuẩn SIP như Express Talk, Sidefisk,…  Bản tin SIP 6 SIP sử dụng các bản tin để khởi tạo, hiệu chỉnh và kết thúc phiên giữa các người dùng. 2.1.2.3. Tính năng của SIP Giao thức SIP được thiết kế với những chỉ tiêu sau: Tích hợp với các giao thức đã có của IETF. Đơn giản và có khả năng mở rộng. Hỗ trợ tối đa sự di động của đầu cuối, dỗ trợ tối đa sự di động của đầu cuối, dễ dàng tạo tính năng mới và dịch vụ mới. 2.1.3. Giao thức Diameter 2.1.3.1. Tổng quan về giao thức Diameter Giao thức Diameter chia ra 2 phần: Diameter Base Protocol và Diameter Application. Diameter Base Protocol cần thiết cho việc phân phối các đơn vị dữ liệu, khả năng thương lượng, kiểm soát lỗi và khả năng mở rộng. Diameter là giao thức truyền thông hoạt động trên giao diện Sh giữa HSS, AS, S-CSCF. 2.1.3.2. Cấu trúc giao thức Diameter Trong Diameter có 3 thành phần chính là Server, Client và Agent. Client là một thiết bị ở biên, thực hiện các truy vấn và sử dụng dịch vụ. Một Diameter Agent thực hiện chức năng như một Proxy, Relay, Redirect Agent va dịch các bản tin. Diameter Server quản lý các yêu cầu về AAA cho một hệ thống. 2.1.3.3. Bản tin Bản tin Diameter chứa một header và một số cặp giá trị thuộc tính AVP. 2.1.3.4. Bảo mật trong bản tin Diameter Để bảo mật, khuyến nghị rằng nên sử dụng IPSec ở các nút trong cùng một miền như giữa Client và Proxy và sử dụng TSL để bảo mật khi có giao dịch giữa các miền với nhau. 2.1.3.5. Khả năng kiểm soát lỗi của giao thức Diameter Lỗi trong giao thức Diameter chia thành 2 loại: lỗi giao thức và lỗi ứng dụng 2.1.4. COPS Giao thức COPS 2.1.4.1. Tổng quan về giao thức COPS COPS là giao thức được IETF chuẩn hóa nhằm thực hiện việc quản lý, cấu hình và áp đặt chính sách. Giao thức này hoạt động theo mô hình Client-Server. 2.1.4.2. Chức năng chính của COPS 7 Giao thức này giao việc cho Client hỗ trợ cho mô hình Client/Server. Trong đó Client sẽ gửi những bản tin: yêu cầu, cập nhật, và xóa tới PDP và PDP gửi trả những quyết định cho PEP. 2.1.4.3. Bản tin COPS Gồm có header và phần tải tin. 2.1.5. IMS và các tính năng - Là phân hệ đa phương tiện IP có một kiến trúc mạng lõi dựa trên nền IP được xây dựng với mục đích phân phối các dịch vụ đa phương tiện, hội tụ di động – cố định và kết nối với nhiều loại mạng truy nhập khác nhau (mạng di động 2G/3G, WiFi, xDSL, MAN-E, GPON,…) được thể hiện qua Hình 2.4 Hình 2.4 IMS và các tính năng - IMS có khả năng hội tụ mạng cố định và không dây FMC - IMS hỗ trợ nhiều phương thức truy nhập như GSM, UMTS, CDMA, xDSL, cáp quang, cáp truyền hình, WLAN, WiMAX. IMS tạo điều kiện cho các hệ thống mạng khác nhau có thể tương vận với nhau. - Có nhiều Server dịch vụ tính năng mạnh. - Quản lý mạng và dịch vụ, Hội tụ tính cước - Hỗ trợ nhiều dịch vụ băng rộng và đa phương tiện: Các dịch vụ chất lượng cao như truy nhập internet tốc độ cao, hội nghị truyền hình, PoC, VoIP… - Hỗ trợ nâng cao các dịch vụ mới: Các công ty thứ ba có thể đưa ra các dịch vụ mới 8 - Nâng cao chất lượng dịch vụ băng rộng và hội tụ các dịch vụ - Theo chuẩn truy nhập của 3GPP: Thiết bị truy nhập có thể là điện thoại di động (2G, 2.5G, 3G), ngoài ra có mạng cố định (LAN, MAN,...), mạng không dây cố định (WLAN) hay mạng cố định băng rộng (xDSL, FTTx). - Nâng cao QoS và bảo mật: Hỗ trợ thêm QoS liên mạng với các mạng đa phương tiện IP ngoài. Sử dụng các máy chủ xác thực, cấp quyền để nâng cao tính bảo mật. - Khai thác lợi nhuận tối đa từ mạng băng rộng và di động - Hỗ trợ mở rộng các giao diện IMS (theo chuẩn 3GPP): Đặc biệt là các giao diện giữa nhà khai thác mạng di động và đối tác thứ 3, giao diện nhà quản trị mạng di động. 2.2.Cấu trúc cơ bản và các khối chức năng của IMS, NGN-IMS 2.2.1. Kiến trúc tổng thế IMS Kiến trúc của IMS là sự tổ hợp của các chức năng được gắn kết với nhau thông qua các giao tiếp đã được chuẩn hóa Hình Error! No text of specified style in document..5 Kiến trúc IMS theo 3GPP [5] Kiến trúc IMS theo 3GPP có cấu trúc như hình 2.5. Các thành phần chính bao gồm: Cơ sở dữ liệu: HSS (Home Subscriber Server) và SLF (Subscriber Location Funtion) 9 HSS là trung tâm lưu trữ cho thông tin người dùng, tất cả dữ liệu cần thiết của thuê bao để thực hiện kết nối. Chức năng điều khiển phiên gọi (CSCF – Call Session Control Funtion): Chức năng này là đặc biệt cần thiết cho IMS, xử lý các bản tin báo hiệu SIP trong hệ thống IMS. Các máy chủ ứng dụng: Máy chủ ứng dụng (Appication Server - AS) là một thành phần SIP, thực hiện chức năng tiếp nhận và xử lý dịch vụ. Chức năng điều khiển cổng vào ra BGCF:(Breakout Gateway Control Function) thực chất là một máy chủ SIP cung cấp chức năng định tuyến. BGCF chỉ được sử dụng trong phiên được khởi tạo bởi một đầu cuối IMS và một thuê bao trong mạng chuyển mạch kênh như là PSTN. 2.2.2. Kiến trúc phân hệ IMS Kiến trúc IMS được phân thành 3 lớp : lớp ứng dụng, lớp điều khiển (hay còn gọi là lớp IMS hay IMS lõi) và lớp vận tải (hay lớp người dùng). Hình 2.6 Kiến trúc phân hệ IMS 2.2.2.1. Lớp ứng dụng 10 Gồm các máy chủ ứng dụng AS (Application Server) và các máy chủ thuê bao thường trú HSS (Home Subscriber Server). a. Máy chủ ứng dụng Hình 2.7 Máy chủ ứng dụng b. Cơ sở dữ liệu HSS và SLF Hình 2.8 Cơ sở dữ liệu HSS/UPSF HSS (Home Subscriber Server) là trung tâm lưu trữ dữ liệu các thông tin liên quan đến người dùng. SLF là một cơ sở dữ liệu đơn giản ánh xạ địa chỉ người dùng tới HSS quản lý tương ứng 2.2.2.2. Lớp điều khiển Chức năng của lõi IMS là quản lý việc tạo lập phiên liên lạc và dịch vụ đa phương tiện. CSCF được phân ra 3 loại : Serving-CSCF, Proxy-CSCF và Interogating-CSCF. 11 Hình 2.9 Khối chức năng CSCF Proxy-CSCF (P-CSCF) là một proxy SIP. Nó có thể nhận các yêu cầu dịch vụ, xử lý nội bộ hoặc chuyển tiếp yêu cầu đến các bộ phận khác trong hệ thống IMS. Đây là điểm kết nối đầu tiên giữa hạ tầng IMS và người dùng IMS/SIP. Để kết nối với hệ thống IMS, người dùng trước tiên phải đăng ký với P-CSCF trong mạng mà nó đang kết nối. Địa chỉ của P-CSCF được truy cập thông qua giao thức DHCP. Chức năng của P-CSCF bao gồm:  P-CSCF xác thực người dùng, thiết lập kết nối bảo mật IPSec với thiết bị đầu cuối.  Nén và giải nén các thông điệp SIP, đảm bảo QoS cho các dịch vụ đa phương tiện.  Tham gia vào quá trình tính cước dịch vụ. Serving-CSCF (S-CSCF) là một nút trung tâm của hệ thống báo hiệu của IMS, vận hành giống như một máy chủ SIP, chức năng quản lý phiên dịch vụ. Các chức năng chính của S-CSCF bao gồm:  Đăng ký SIP nhằm thiết lập mối liên hệ giữa địa chỉ người dùng và máy chủ SIP.  Tham gia trong tất cả các quá trình báo hiệu từ hệ thống IMS với người dùng.  Quyết định chọn lựa AS nào sẽ cung cấp dịch vụ cho người dùng.  Thực hiện các chính sách của nhà cung cấp dịch vụ. Interrogating-CSCF (I-CSCF) trong hệ thống mạng của một nhà cung cấp dịch vụ là điểm liên lạc cho tất cả các kết nối hướng đến một UE nằm trong mạng đó. Địa chỉ IP của ICSCF được công bố trong máy chủ DNS của hệ thống. Chức năng của I-CSCF bao gồm: 12  Định tuyến thông điệp yêu cầu SIP nhận được từ một mạng khác đến S-CSCF tương ứng, I-CSCF sẽ liên lạc với HSS (thông qua DIAMETER) để cập nhật địa chỉ SCSCF tương ứng của người dùng.  Định tuyến thông điệp yêu cầu SIP hoặc thông điệp trả lời SIP đến một S-CSCF/ICSCF nằm trong mạng của một nhà cung cấp dịch vụ khác. BGCF (Breakout Gateway Control Function) là một máy chủ SIP chứa đựng chức năng định tuyến dựa trên số điện thoại. Được sử dụng khi một thiết bị IMS thực hiện cuộc gọi đến mạng điện thoại cố định truyền thống PSTN. Hình 2.10 Khối chức năng BGCF MGCF ( Media Gateway Control Function) có nhiệm vụ quản lý cổng phương tiện, bao hàm các chức năng như: liên lạc với S-CSCF để quản lý các cuộc gọi trên kênh phương tiện, làm trung gian chuyển đổi (conversion) giữa giao thức báo hiệu ISUP và SIP. Hình 2.11 Khối chức năng MGCF 13 Chức năng quản lý tài nguyên đa phương tiện (Media Resource Function) có thể phân ra thành 2 thành phần: MRFC (Media Resource Function Controller) và MRFP (Media Resource Function Processor). MRFC có vai trò quản lý tài nguyên cho các dòng dữ liệu, giải mã thông điệp đến từ máy chủ ứng dụng AS, thích ứng nội dụng dịch vụ, chuyển đổi định dạng nội dung. MRFP đóng vai trò quan trọng trong việc thích ứng nội dụng dịch vụ, chuyển đổi định dạng nội dung. Hình 2.12 Khối chức năng MRFC 2.2.2.3. Lớp truyền tải Ở đây, chúng ta tạm xem NASS và RACS là 2 thành phần thuộc lớp vận tải. Vài trò của 2 thành phần này được miêu tả dưới đây:  NASS (Network Attachment Subsystem): Cung cấp linh hoạt địa chỉ IP, thông số cấu hình khác cho UE (sử dụng DHCP), xác thực người dùng trước và trong quá trình cấp phát địa chỉ IP, cấp phép cho mạng truy nhập dựa trên hồ sơ mạng, quản lý định vị người dùng, hỗ trợ quá trình di động và roaming.  RACS (Resource & Admission Control Functionality): chức năng quyết định chính sách dịch vụ (S-PDF) và chức năng điều khiển chấp nhận kết nối và tài nguyên truy nhập (A-RACF). 2.2.3. Chuẩn hóa IMS Chuẩn IMS định nghĩa một cấu trúc chung để đưa ra dịch vụ thoại và dịch vụ đa phương tiện trên nền IP. Đó là một chuẩn được công nhận bởi các tổ chức quốc tế, đầu tiên 14 được đưa ra bởi 3GPP và bây giờ là sự kết hợp của các tổ chức quốc tế khác nhau ETSI/TISPAN. Có thể kế đến các phiên bản: Năm 2008, Release 8, Release 9 lần lượt ra mắt và được chuẩn hóa với nhiều tính năng hỗ trợ thoại, WiMAX và LTE. Hiện nay đã có các phiên bản mới Release 10, Release 11. 2.3.Khả năng cung cấp dịch vụ băng rộng của IMS 2.3.1. Vai trò của IMS đối với việc cung cấp các dịch vụ băng rộng Qua cấu trúc mạng NGN-IMS ta có thể thấy rõ ràng vai trò to lớn của IMS trong hệ thống mạng là hạt nhân của cả hệ thống mạng. - Đóng vai trò điều khiển tín hiệu báo hiệu, điều khiển kết nối. - Cho phép kết nối với toàn bộ các mạng truy nhập hiện nay như: xDSL, MAN-E, GPON, PSTN, GSM…nhằm tiến tới sự hội tụ của mạng và dịch vụ. - Xác thực cấp quyền, DHCP, tính cước… - Cung cấp dịch vụ nội dung thông qua các máy chủ dịch vụ 2.3.2. Khả năng cung cấp các dịch vụ băng rộng đối với mạng hội tụ NGN IMS Hội tụ mạng và tích hợp dịch vụ là vấn đề then chốt khi xây dựng NGN. Xu hướng phát triển mạng thế hệ sau NGN hiện nay là chuyển từ Softswitch sang IMS do IMS đem lại khả năng cung ứng dịch vụ đa phương tiện cho người sử dụng đầu cuối mà không bị phụ thuộc vào vị trí, công nghệ truy nhập mạng và vào thiết bị đầu cuối của người sử dụng. IMS hỗ trợ các loại hình dịch vụ khác nhau (thoại, dữ liệu, hình ảnh và khả năng tích hợp của cả ba loại hình dịch vụ trên), các công nghệ mạng và các thiết bị đầu cuối. 2.3.3. Một số dịch vụ của IMS trên mạng NGN Hiện nay, với việc ra đời của kiến trúc IMS các dịch vụ viễn thông đã có nền tảng đề phát triển lên một bước mới. Các dịch vụ gia tăng trên thoại, Voice mail, IP Centrex, dịch vụ giàu nội dung (RCX), dịch vụ băng rộng. Kết Chương 15 Chương này đã đi sâu vào nghiên cứu về kiến trúc của IMS, các tính năng, công nghệ IP và khả năng cung cấp được các dịch vụ băng rộng. Để từ đó làm căn cứ xây dựng phương án cung cấp các dịch vụ băng rộng trên mạng NGN-IMS của VNPT. Vì IMS là một giải pháp hứa hẹn cho việc quản lý dịch vụ trong thế hệ mạng tiếp theo. IMS là một bước đi mang tính chiến lược lâu dài của tập đoàn Bưu chính viễn thông Việt nam. CHƯƠNG 3- PHƯƠNG ÁN TRIỂN KHAI CÁC DỊCH VỤ BĂNG RỘNG TRÊN MẠNG NGN-IMS CỦA VNPT Xuất phát từ nhu cầu phát triển dịch vụ băng rộng của VNPT, dựa trên các yếu tố như: - Nhu cầu của xã hội phát triển ngày càng mạnh mẽ các dịch vụ băng rộng như: Internet tốc độ cao (HSI), IPTV, VoiP, Metronet, các dịch vụ đa phương tiện như HSI+ IPTV, HSI+ IPTV +VoiP ,…. - Nhu cầu cần phát triển mạnh mẽ các dịch vụ băng rộng của VNPT để tăng doanh thu cũng như hiệu quả đầu tư. Và căn cứ vào hiện trạng hạ tầng mạng của VNPT: - Mạng truyền dẫn đường trục của VNPT và mạng lõi của các VNPT tỉnh thành phát triển đã tạo đủ điều kiện để cung cấp các dịch vụ băng rộng của xã hội như trên. - Tuy nhiên, mạng truy nhập để cung cấp các dịch vụ đó của các VNPT tỉnh thành còn hạn chế. Đồng thời, phương án triển khai các dịch vụ băng rộng trên mạng NGN-IMS của VNPT của luận văn được thực hiện trên những nguyên tắc sau: - Kế thừa hạ tầng mạng đường trục và mạng lõi của các VNPT tỉnh thành. - Tận dụng triệt để các hạ tầng mạng truy nhập đã có. - Xây dựng thêm hạ tầng mạng truy nhập G-PON làm nền tảng cho mạng truy nhập băng rộng mới. - Khai thác triệt để thế mạnh về khả năng cung cấp các dịch vụ đa truy nhập IP, hội tụ dịch vụ, hôi tụ mạng, hội tụ thiết bị đầu cuối cũng như lợi thế về công nghệ của phân hệ IMS trên mạng NGN-IMS của VNPT. - Coi đây là phương án chủ đạo để phát triển dịch vụ băng rộng trên mạng NGN-IMS của VNPT. 16 Để tăng tính hiệu quả đầu tư dựa trên cở sở nhu cầu dịch vụ của khách hàng từ đó đề ra lộ trình triển khai các dịch vụ băng rộng đối với các phân khúc tỉnh thành của VNPT. Vì vậy để có phương án triển khai các dịch vụ băng rộng trên mạng NGN-IMS của VNPT, luận văn lần lượt nghiên cứu các nội dung được trình bầy dưới đây. 3.1. Hiện trạng mạng truyền tải băng rộng của VNPT 3.1.1. Cấu trúc mạng VN2 - Mạng lõi - Mạng Biên 3.1.2. Điều khiển trong mạng VN2  Các giao thức điều khiển và chuyển tiếp trong mạng VN2 Mạng VN2 sử dụng kết hợp các giao thức điều khiển định tuyến và chuyển tiếp sau: BGP, IS-IS, LDP, RSVP và các giao thức của MPLS 3.1.3. Cấu trúc mạng MAN-E Kiến trúc mạng Metro dựa trên công nghệ Ethernet, bao gồm vòng Ring Access và Ring Core. 3.1.4. Các đặc tính của MAN-E Khách hàng được kết nối đến MAN-E sử dụng các giao diện thích hợp với Ethernet, cung cấp các ống băng thông giữa các node và khách hàng đầu cuối để cung cấp các mạng LAN ảo. 3.1.5. Mô hình kết nối của MAN-E 3.1.5.1. Phương án tổ chức MAN-E cho mỗi tỉnh, thành phố. MAN-E tại mỗi tỉnh được tổ chức thành hai lớp. Lớp thứ nhất là lớp lõi, lớp thứ hai là lớp truy nhập, phục vụ trong vai trò thu thập lưu lượng của các loại ứng dụng khác nhau. 17 3.1.5.2. Phương án kết nối giữa các MAN-E. IP/MPLS/WDM BackBone PE PE BRAS BRAS CES CES CES MAN E CORE CES MAN E CORE CES CES CES Hệ thống quản lý ACCESS CES CES ACCESS CES CES CES CES CES Hình 3.11 Mô hình kết nối các MAN-E thông qua mạng trục 3.1.6. Mạng truy nhập quang G-PON Mạng quang thụ động (PON) có thể định nghĩa một cách ngắn gọn như sau: “Mạng quang thụ động (PON) là một mạng quang không có các phần tử điện hay các thiết bị quang điện tử”. PON sẽ chỉ bao gồm: sợi quang, các bộ chia, bộ ghép định hướng, ... 3.2. Nhu cầu phát triển các dịch vụ băng rộng của VNPT Đến cuối tháng 9/2013, Tổng dung lượng kết nối Internet quốc tế do Công ty Viễn thông liên tỉnh (VTN) thực hiện mở mới sẽ vượt qua mốc 200GBbps, với tổng dung lượng mở mới lên đến hơn 17Gbps, chiếm trên 80% tổng dung lượng băng thông Internet quốc tế của Việt Nam. Với mục tiêu mở rộng băng thông lưu lượng đi Mỹ và châu Á, đợt mở mới này có 10Gbps đi Mỹ chạy trên cáp đất CSC và 7.5Gbps đi Hồng Kông trên cáp biển AAG. Các kênh mở mới này đều nằm trong Kế hoạch mở rộng và phát triển mạng lưới của Tập đoàn VNPT trong năm 2013 với việc tổ chức kết nối, quản lý và khai thác do Công ty VTN trực tiếp thực hiện. Dự kiến hết năm 2013, Công ty VTN sẽ nâng tổng dung lượng Internet quốc tế lên 220Gbps, đảm bảo lưu thông mạng Internet quốc tế đi các hướng quan trọng ở châu Á như: Nhật, Hàn Quốc, Trung Quốc, Đài Loan, ở Mỹ và châu Âu: Pháp, Đức, Nga…, kết nối với tất cả các ISP và các nhà cung cấp nội dung lớn trên thế giới, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của 18 khách hàng Internet Việt Nam, khẳng định giá trị và chất lượng hàng đầu về dịch vụ Internet của VNPT. Các chủ trương chính xách của VNPT: VNPT đã không ngừng phát triển các ứng dụng, dịch vụ giá trị gia tăng trên nền mạng băng rộng. Cung cấp dịch vụ băng rộng đến các xã, phường trên cả nước, kết nối Internet ở tất cả các trường học; phủ sóng thông tin di động băng rộng đến 85% dân cư... vào năm 2015 theo Đề án “Đưa Việt Nam sớm trở thành quốc gia mạnh về công nghệ thông tin và truyền thông" của Chính phủ. 3.3. Phương án triển khai các dịch vụ băng rộng trên mạng NGN-IMS của VNPT. Lưu lượng khách hàng băng rộng được tập trung bởi các mạng truy nhập như; xDSL, MEN, GPON sau đó được truyền tải thu gom bởi mạng MAN-E sau đó toàn bộ các lưu lượng này được đưa lên mạng truyền tải liên tỉnh VN2. Sau đó mạng VN2 sẽ định tuyến cho các lưu lượng này tới các mạng của các nhà cung cấp nội dung như: VDC cung cấp dịch vụ Internet, VASC cung cấp dịch vụ MyTV. Tại các nhà cung cấp dịch vụ này sẽ có các máy chủ làm nhiệm vụ xác thực, tính cước riêng và không phân tách được các luồn lưu lượng và các luồng tín hiệu điều khiển, vì vậy dẫn tới việc tăng băng thông là phức tạp và không linh hoạt. Cũng như việc tồn tại quá nhiều các tuyến kết nối khác nhau làm tốn nhiều tài nguyên mạng. Tốn nhiều nhân lực để quản lý giám sát, điều hành các hệ thống đơn lẻ này. Vì vậy trong đề tài này học viên xin được xác định phương án truyền tải các dịch vụ băng rộng từ đơn lẻ đến hội tụ trên tiêu chí sử dụng lại các mạng truy nhập hiện có là xDSL, MEN, G-PON và sử dụng hệ thống IMS làm trung tâm như sau. 3.3.1. Dịch vụ truy nhập internet tốc độ cao (HSI) Dịch vụ internet tốc độ cao là dịch vụ cho phép khách hàng sử dụng các thiết bị đầu cuối có các phần mềm trình duyệt web cho phép khách hàng truy cập internet với tốc độ cao từ 4Mb trở lên.