Tài liệu Phương án nâng cấp mạng đường trục quốc gia tiến tới cấu trúc mạng thế hệ sau của tổng công ty-Vũ Văn San

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Độc lập - Tự do - Hạnh phúc ---------------------------------------------------------------------------------- NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: .…NGUYỄN QUANG HUY…….. Số hiệu sinh viên: … 20041382… Khoá:……49 ……….Khoa: Điện tử - Viễn thông Ngành: Viễn Thông…………......... 1. Đầu đề đồ án: ………PHÂN HỆ ĐA PHƯƠNG TIỆN TRÊN NỀN IP (IMS) …………………………… ……………………………………………………………………………………………………………..………... 2. Các số liệu và dữ liệu ban đầu: ……………………………………..……………………………………………..……..…………………………… ……………………………………………………………………………………………………………………… ……….…..………………………..……………………………………………………………………………………. 3. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán: ………………………………………………………………………………………………………………..…. ……………………………………………………………………………………………………………………………… ……..…. ……………………………………………………………………………………………………………………………… ………..….…………………………………………………………………………………………… 4. Các bản vẽ, đồ thị ( ghi rõ các loại và kích thước bản vẽ ): ……………………………………………………………………………………………………………………….. ….………………………………………………………………………………………………………………………….. ……….…………………………………………………………………………………………………………. 5. Họ tên giảng viên hướng dẫn: ………TS TRẦN VĂN CÚC………..…………………… 6. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: …………………………………………………. …………… 7. Ngày hoàn thành đồ án: ………………………………………………………………………..……… Chủ nhiệm Bộ môn Ngày tháng Giảng viên hướng dẫn năm Sinh viên đã hoàn thành và nộp đồ án tốt nghiệp ngày Cán bộ phản biện tháng năm BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI --------------------------------------------------- BẢN NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ và tên sinh viên: ....................................................................... Số hiệu sinh viên: ........................... Ngành: .................................................................................................. Khoá: .................................................... Giảng viên hướng dẫn:.............................................................................................................................................. Cán bộ phản biện: ....................................................................................................................................... 1. Nội dung thiết kế tốt nghiệp: ...................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................... 2. Nhận xét của cán bộ phản biện: ...................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................... ....................................................................................... Ngày tháng Cán bộ phản biện ( Ký, ghi rõ họ và tên ) năm MỤC LỤC CHƯƠNG 1.................................................................................................................4 GIỚI THIỆU CHUNG...............................................................................................4 1.1 Xu hướng phát triển dịch vụ và mạng viễn thông..................................4 1.2 Nội dung và phạm vi đồ án.......................................................................7 CHƯƠNG 2.................................................................................................................9 KIẾN TRÚC NGN VÀ PHÂN HỆ IMS...................................................................9 Giới thiệu chương............................................................................................9 2.1 Kiến trúc NGN...........................................................................................9 2.1.1 Mạng viễn thông hiện nay......................................................................9 2.1.2 Mạng viễn thông trên con đường tiến tới NGN..................................11 2.2 Phân hệ IMS trong kiến trúc NGN........................................................15 2.2.1 Tổng quan IMS.....................................................................................15 2.2.2 Chức năng các phần tử trong IMS......................................................18 2.2.2.1 P-CSCF (Proxy-CSCF)........................................................................19 2.2.2.2 I-CSCF (Interrogating-CSCF )............................................................19 2.2.2.3 S-CSCF (Serving-CSCF).....................................................................20 2.2.2.4 BGCF (Breakout Gateway Control Function).....................................21 2.2.2.5 HSS (Home subscriber Server)............................................................22 2.2.2.6 MGCF (Media Gateway Control Function).........................................22 2.2.2.7 MRF (Multimedia resource function)..................................................23 2.2.2.8 IMS-MGW (IP multimedia sbsystem-Media gateway function).........23 2.2.2.9 SGW (Signalling gateway function)....................................................24 2.2.3 Các giao diện trong IMS......................................................................24 2.3 IMS của một số tổ chức tiêu chuẩn khác.........................................................25 CHƯƠNG 3...............................................................................................................30 CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN..............................................30 Giới thiệu chương..........................................................................................30 3.1. Bộ Giao thức H.323............................................................................................31 3.1.1.Cấu trúc của H.323...............................................................................32 3.1.1.3 Khối điều khiển đa điểm MCU...................................................37 3.1.2 Tập giao thức H323............................................................................37 3.1.2.1 Báo hiệu RAS.............................................................................37 3.1.2.2 Báo hiệu điều khiển cuộc gọi H.225...........................................38 3.1.2.3 Giao thức H.245..........................................................................39 3.1.3 Các thủ tục báo hiệu cuộc gọi..............................................................41 3.1.3.1 Thiết lập cuộc gọi........................................................................41 3.1.3.2 Khởi tạo liên kết và trao đổi khả năng........................................51 3.1.3.3 Thiết lập kênh truyền ảo.................................................................52 3.1.3.4 Cung cấp dịch vụ............................................................................52 3.1.3.5 Giải phóng cuộc gọi........................................................................52 3.2. Giao thức khởi tạo phiên SIP..........................................................................54 3.3. Giao thức điều khiển cuộc gọi độc lập kênh mang BICC....................67 3.3.1. Tổng quan về BICC.............................................................................67 3.3.2. Kiến trúc của BICC............................................................................68 CHƯƠNG 4...............................................................................................................79 MỘT SỐ THỦ TỤC LUỒNG PHIÊN TRONG IMS............................................79 Giới thiệu chương..........................................................................................79 4.1 Tổng quan về các thủ tục luồng phiên..............................................................79 4.2 Thủ tục từ S-CSCF/ MGCF tới S-CSCF/ MGCF............................................82 4.2.1 (S-S#1) Các nhà khai thác mạng khác nhau thực hiện khởi tạo và kết thúc.................................................................................................................... 83 4.2.2 (S-S#2) Một nhà khai thác mạng thực hiện khởi tạo và kết cuối......87 4.2.3 (S-S#3) Khởi tạo phiên với đầu cuối PSTN trong cùng mạng với SCSCF....................................................................................................................... 90 4.2.4 (S-S#4) Khởi tạo phiên với đầu cuối PSTN ở mạng khác với S-CSCF ................................................................................................................................. 92 4.3 Thủ tục khởi tạo..................................................................................................94 4.3.1 (MO#1) Khởi tạo di động, chuyển mạng.............................................95 4.3.2 (MO#2) Khởi tạo di động, mạng nhà..................................................99 4.3.3 (PSTN-O) Khởi tạo PSTN..................................................................101 4.4 Thủ tục kết cuối................................................................................................103 4.4.1 (MT#1) Kết cuối di động, chuyển mạng............................................104 4.4.2 (MT#2) Kết cuối di động, mạng nhà.................................................108 4.4.3 (MT#3) Kết cuối di động, chuyển mạng miền chuyển mạch kênh. .111 4.4.4 Kết cuối PSTN.....................................................................................112 TỔNG KẾT ĐÁNH GIÁ CUỐI CÙNG...............................................................114 TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................115 CÁC KÍ HIỆU VÀ TỪ VIẾT TẮT KÍ HIỆU: Cx Dx Gi Gm ISC Iu Điểm tham chiếu giữa một CSCF với một HSS Điểm tham chiếu giữa một I-CSCF với một SLF Điểm tham chiếu giữa GPRS với một mạng dữ liệu gói bên ngoài Điểm tham chiếu giữa một P- CSCF với UE Điểm tham chiếu giữa một CSCF với một server ứng dụng Giao diện giữa RNC với mạng lõi. Nó cũng được coi như một điểm tham chiếu Mb Điểm tham chiếu đến các dịch vụ IPv6 Mg Điểm tham chiếu giữa một MGCF với một CSCF Mi Điểm tham chiếu giữa một CSCF với một BGCF Mj Điểm tham chiếu giữa một BGCF với một MGCF Mk Điểm tham chiếu giữa một BGCF với một BGCF khác Mm Điểm tham chiếu giữa một CSCF với một mạng đa phương tiện IP Mr Điểm tham chiếu giữa một CSCF với một MRCF Mw Điểm tham chiếu giữa một CSCF với một CSCF khác Sh Điểm tham chiếu giữa một AS với một HSS Si Điểm tham chiếu giữa một IM-SSF với một HSS Ut Điểm tham chiếu giữa UE và một server ứng dụng (AS) TỪ VIẾT TẮT: Từ viết Tiếng Anh Tiếng Việt AMR Adaptive multi rate Thích ứng đa tốc độ tắt API AS BCSM Application program interface Application Server Base call state model Giao diện lập trình ứng dụng Server ứng dụng Mô hình trạng thái cuộc gọi gốc BG BGCF Border gateway Breakout gateway controll funtion BS Bearer service CAMEL Customised Cổng biên Chức năng điều khiển cổng ngăn cản Dịch vụ mang application Những lập luận để nâng mobile enhanced logic cao tính di động ứng dụng cho CAP CDR CN CS CSCF khách hàng Camel application part Phần ứng dụng camel Charging data record Đoạn dữ liệu tính cước Core network Mạng lõi Circuit switched Chuyển mạch kênh Call session control function Chức năng điều khiển CSE DHCP phiên cuộc gọi Camel service environment Môi trường dịch vụ camel Dynamic Host Giao thức cấu hình host DNS GGSN Configuration Protocol động Domain Name System Hệ thống tên miền Gateway GPRS Support Node hỗ trợ GPRS cổng Node HSS I-CSCF IETF Home subscriber server Interrogating – CSCF Internet Engineering Task Server thuê bao nhà CSCF – truy vấn Nhóm đặc trách kĩ thuật Force internet IM IP multimedia Đa phương tiện IP IM CN IP multimedia core network Phân hệ mạng lõi đa SS IMSI subsystem International phương tiện IP mobile Nhận dạng thuê bao di IMS IP IP-CAN subscriber identifier động toàn cầu IP Multimedia subsystem Phân hệ đa phương tiện IP Internet Protocol Giao thức internet IP-Connectivity Access Mạng truy nhập kết nối IP ISDN Network Integrated Services Digital Mạng số dịch vụ tích hợp ISIM Network IMS SIM Modul nhận dạng thuê bao IMS MAP MGCF MGF Mobile Application Part Media Gateway Control Function Media Gateway Function Phần ứng dụng di động Chức năng điều khiển cổng phương tiện Chức năng cổng phương tiện OSA P-CSCF PCF Open services architecture Proxy – CSCF Policy control function Kiến trúc dịc vụ mở CSCF-thể quyền Chức năng điều khiển hợp đồng PDN PDP PEF Packet Data Network Packet data protocol Policy enforcement function PLMN Public Mạng dữ liệu gói Giao thức dữ liệu gói Chức năng thúc ép hợp đồng PSI SCS SGSN Land Mobile Mạng di động mặt đất công Network cộng Public Service Identity Nhận dạng dịch vụ chung Service Capability Server Server có khả năng phục vụ Serving GPRS Support Node hỗ trợ GPRS phục vụ Node SLF SSF SGW URL USIM RAB SCS S – CSCF SLF SIM SIP SGW THIG UE UMTS Subscription Locator Chức năng định vị thuê bao Function Service Switching Function Chức năng chuyển mạch Signalling Gateway Universal Resource Locator UMTS SIM dịch vụ Cổng báo hiệu Vị trí tài nguyên toàn cầu Modul nhận dạng thuê bao Radio access bearer Service capability server Serving – CSCF UMTS Mang truy nhập vô tuyến Server có thể phục vụ CSCF – phục vụ Subscriber locator function Subsciber identifier modul Session initiation protocol Signalling gateway Topology hiding interwork gateway User Equipment Universal Chức năng vị trí thuê bao Khối nhận dạng thuê bao Giao thức khởi tạo phiên Cổng báo hiệu Cổng tương tác ẩn giao thức mobile Thiết bị người dùng Hệ thống thông tin di động telecommunication system toàn cầu MỞ ĐẦU Cùng với sự phát triển của xã hội là nhu cầu thông tin ngày càng đòi hỏi cấp bách đối với cuộc sống con người. Hiện tại và trong thời gian tới nhu cầu phát triển các loại hình dịch vụ thoại, phi thoại, Internet và đặc biệt là các loại hình dịch vụ băng rộng ngày một tăng và không thể tách rời đời sống xã hội. Để thỏa mãn nhu cầu đó mạng viễn thông đòi hỏi phải có cấu trúc hiện đại linh hoạt và nhất là thỏa mãn mọi nhu cầu về dịch vụ đa phương tiện. Mạng phải có tổ chức đơn giản nhưng có nhiều chức năng. Mạng, dịch vụ và đầu cuối phải được tích hợp thì mới có khả năng cung cấp dịch vụ băng rộng đa phương tiện cho khách hàng. Thực tế mạng viễn thông hiện nay đã có một bước tiến dài nhờ có sự bùng nổ của các công nghệ mới và nhu cầu sử dụng dịch vụ viễn thông của khách hàng. Tuy nhiên trong tương lai mạng viễn thông không những chỉ thỏa mãn cho khách hàng các dịch vụ thoại, phi thoại, Internet và các dịch vụ băng rộng mà còn phải đáp ứng cho khách hàng các dịch vụ có độ tích hợp cao, các dịch vụ đa phương tiện với các thuộc tính an ninh, bảo mật, chất lượng, linh hoạt và thông minh nhất. Công nghệ mạng đã trải qua các giai đoạn chuyển đổi từ tương tự sang số, từ chuyển mạch kênh sang chuyển mạch gói IP, từ mạng số tích hợp băng hẹp sang mạng số tích hợp băng rộng để có thể đáp ứng nhu cầu sử dụng dịch vụ cho người dùng đầu cuối. Mặc dù vậy mạng hiện tại vẫn không thõa mãn hết được nhu cầu của khách hàng. Chính vì vậy cần có một tổ chức mạng mới tập hợp được tất cả các ưu điểm của mạng viễn thông hiện tại và phải đáp ứng được các nhu cầu truyền thông trong tương lai. Xuất phát từ những nhận thức như vậy nên em đã chọn đề tài tốt nghiêp đại học là “Phân hệ đa phương tiện trên nền IP ”. Nội dung của đề tài này giải quyết một số vấn đề cụ thể về phân hệ đa phương tiện IP (IMS) trong mạng lõi NGN. Nội dung của đề tài tập trung chủ yếu vào kiến trúc IMS, chức năng các phần tử của IMS và các giao thức sử dụng trong IMS đồng thời giới thiệu một số thủ tục trên các giao diện bên trong IMS và giữa IMS với các phân hệ khác để cung cấp dịch vụ đa phương tiện và hội tụ di động cố định. Để thực hiện nội dung đó, đề tài được chia thành bốn phần như sau: Chương 1: Nói đến xu hướng phát triển mạng và dịch vụ viễn thông từ đó nói đến tính cấp thiết của đề tài và giới hạn nội dung mà đề tài thực hiện. Chương 2: Giới thiệu tổng quan kiến trúc mạng thế hệ kế tiếp (NGN) là xu hướng phát triển mạng tối ưu nhất và tiết kiệm chi phi xây dựng mạng nhất để cung cấp dịch vụ đa phương tiện cho khách hàng nhanh chóng nhất. Nội dung chính của phần này là giới thiệu phân hệ IMS của 3GPP trong kiến trúc NGN, vai trò chức năng các phần tử của nó. Ngoài ra phần còn giới thiệu kiến trúc IMS của một số tổ chức khác như ITU-T, TISPAN. . . và so sánh kiến trúc của các tổ chức này.Đây là một trong những nội dung chính và quan trong của đề tài. Chương 3: Các giao thức báo hiệu và điều khiển trong truyền thông đa phương tiện : H323, SIP, BICC, MGCP, H248/MEGACO. Chương 4: Trình bày một số thủ tục trên các giao diện bên trong phân hệ IMS và trên các giao diện giữa IMS với các phân hệ khác trong kiến trúc NGN để cung cấp dịch vụ đa phương tiện và hội tụ mạng. Sau bốn phần này là những đánh giá, tổng kết cuối cùng của tác giả sau khi thực hiện đề tài. Do có sự hạn chế về thời gian và thực tiễn nên đề tài không tránh khỏi thiếu sót. Rất mong được sự góp ý của các thầy cô và các bạn . Xin chân thành cảm ơn ! CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG Mục tiêu của phần này nhằm giới thiệu xu hướng phát triển mạng và dịch vụ viễn thông, từ đó nói đến nội dung và tính cấp thiết của đồ án. 1.1 Xu hướng phát triển dịch vụ và mạng viễn thông Mong muốn của rất nhiều khách hàng là được triển khai các dịch vụ mới của mạng trong khoảng thời gian ngắn nhất. Những nhà cung cấp dịch vụ viễn thông không có đủ thời gian để xây dựng cơ sở hạ tầng mạng mới và như vậy sự kết hợp cơ sở hạ tầng mới và cũ là giải pháp đầu tiên được đưa ra. Kết hợp cơ sở hạ tầng để truyền tín hiệu trên nhiều phương tiện như cáp đồng, cáp quang, vô tuyến cho đến nay vẫn là giải pháp tốt. Những dịch vụ mới đang được sử dụng trong công nghệ hiện tại chủ yếu như: Mạng số đa dịch vụ tích hợp ISDN, chuyển mạch kênh, chuyển mạch gói, chuyển mạch bản tin, công nghệ ATM, chuyển mạch khung, Fast Ethernet, Token ring, các dịch vụ số liệu phân tán dựa trên cáp quang FDDI. Ngoài ra các công nghệ mới cũng đang được sử dụng hiện nay như: dịch vụ số liệu multi-megabit SMDS. SONET/SDH, xDSL và B-ISDN, các công nghệ truy nhập vô tuyến như CDMA, TDMA, FDMA… Các công nghệ trên đây đều có những giải pháp kĩ thuật và những hệ thống hỗ trợ trên chính hệ thống của mình. Khi có nhiều công nghệ mạng sẽ dẫn đến tăng trưởng các phần tử mạng và do vậy sẽ làm tăng sự phức tạp trong đồng bộ và công tác quản lí, hơn nữa các nhà khai thác mạng khác nhau lại sử dụng các công nghệ và các chuẩn khác nhau do vậy dẫn đến việc tồn tại nhiều mạng riêng rẽ, đây là vấn đề thách thức thực tế với mạng viễn thông hiện nay. Trong mạng thế hệ kết tiếp (NGN) các hệ thống hỗ trợ có khả năng thích nghi với các điều kiện trên mạng, hội tụ các công nghệ về mạng lõi, mạng truy nhập, dịch vụ và đầu cuối hiện có nhờ vậy đáp ứng được nhu cầu của kách hàng đòi hỏi có nhiều loại hình truyền thông (thoại, dữ liệu, Internet, video, truy nhập không dây…) mà chỉ cần một nhà cung cấp dịch vụ. Để thực hiện điều này các tổ chức chuẩn hóa viễn thông như ITU-T, IETF, 3GPP … đã đưa ra các mô hình mạng hội tụ của minh, mỗi tổ chức tiếp cận vấn đề hội tụ từ một khía cạnh riêng. ITU-T tiếp cận vấn đề mạng hội tụ từ khía cạnh mạng PSTN/ ISDN, IETF tiếp cận từ khía cạnh mạng Internet, trong khi đó 3GPP và ETSI tiếp cận vấn đề từ khía cạnh mạng di động thế hệ 3 (3G). Nhìn chung tiếp cận vấn đề hội tụ mạng từ khía cạnh nào đi nữa thì đều xây dựng mạng hội tụ từ các mạng và công nghệ hiện có. Tuy nhiên vẫn chưa có một chuẩn chung duy nhất nào để xây dựng mạng hội tụ. 3GPP đưa ra mô hình khai quát về hội tụ mạng như sau: Hình 1. 1: Xu hướng hội tụ mạng của 3GPP Mạng di động trước đây với hệ thống PCS-IS95A và hệ thống IS95B chỉ cung cấp được dịch vụ thoại truyền thống với tốc độ thoại từ 14,4 Kbps đến 64 Kbps, hiện nay với hệ thống CDMA 2000-1x đã có nhiều khả năng mới với tốc độ thoại lên tới 144 Kbps và hệ thống 1X ED-VO cho tốc độ gói thoại lên tới 2,4 Mbps, tương lai với hệ thống di đống sẽ sử dụng hệ thống 1x ED-DV và W-CDMA có khả năng cung cấp dịch vụ chất lượng cao. Mạng không dây trước đây hoạt động theo chuẩn IEEE802.11 băng tần 2,4 Ghz cung cấp dịch vụ tốc độ 1 Mbps, hiện nay hoạt động theo chuẩn IEE802.11b băng tần 2,4 Ghz cung cấp dịch vụ 11 Mbps, tương lai mạng không dây hoạt động theo chuẩn IEEE802.11a và IEEE802.11g trên băng tần 5 Ghz và 2,4 Ghz cung cấp dịch vụ tốc độ 54 Mbps. Mạng cố định trước đây hoạt động trên các hệ thống PSTN và ISDN nhưng hiện nay hoạt động trên các công nghệ ADSL và VDSL cung cấp dữ liệu tốc độ từ 1 đến 8 Mbps hoặc 50 Mbps, trong tương lai mạng cố định hoạt động trên hệ thống FTTH cung cấp dịch vụ với tốc độ hàng trăm Mbps. Tất cả các mạng trên thông qua IMS của 3GPP sẽ được hội tụ lại thành một mạng chung thống nhất băng rộng với công nghệ truyền tải lõi IP. Bên cạnh hội tụ mạng 3GPP cũng đưa ra mô hình hội tụ dịch vụ như sau: Hình 1. 2: Xu hướng phát triển dịch vụ mạng của 3GPP Như vậy trong môi trường mạng hội tụ dịch vụ nhà cung cấp không những cung cấp tất cả các dịch vụ viễn thông trước đây mà còn được được bổ sung thêm dịch vụ đa phương tiện băng rộng, nhanh và thông minh. Các mạng đơn lẻ như di động, mạng thoại truyền thống, mạng truyền dữ liệu, mạng Internet… chỉ cung cấp được dịch vụ đơn lẻ, nhưng sang môi trường mạng hội tụ dịch vụ được cung cấp dưới hình thức đa phương tiện nhanh và thông minh. 1.2 Nội dung và phạm vi đồ án Từ những phân tích trong phần trên về tình hình và xu hướng phát triển mạng và dịch vụ viễn thông và trước tình hình mạng viễn thông Việt Nam hiện nay ta thấy như sau: Về mạng 1. Hoạt động riêng rẽ: Thị trường dịch vụ viễn thông được cung cấp bởi hai nhà cung cấp dịch vụ là di đông và cố định. Do vậy tồn tại hai mạng độc lập đang hoạt động. 2. Sự bất tiện: Muốn sử dụng dịch vụ thì thuê bao phải kết nôi đến cả hai nhà cung cấp đó và họ phải thanh toán cả hai hóa đơn. 3. Các đầu cuối riêng rẽ: Dịch vụ cố đinh và dịch vụ di động được cung cấp thông qua các đầu cuối riêng biệt nhau. Về dịch vụ 1. Vẫn là các dịch vụ truyền thống, riêng lẻ. 2. Tốc độ truyền thấp 3. Kém thông minh 4. Không cung cấp được dịch vụ đa phương tiện Để giải quyết vấn đề này viện công nghệ bưu chính viễn thông Việt Nam không ngừng nghiên cứu và thử nghiệm các hệ thống mạng đa dịch vụ băng rộng để đưa ra mô hình chuẩn cho mạng viễn thông nước ta. Với sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của thầy Trần Văn Cúc tôi đã thực hiện được nội dung đồ án như sau: Chương 1: Nói đến xu hướng phát triển mạng và dịch vụ viễn thông từ đó đưa ra những bất cập đang tồn tại trong mạng viễn thông hiện nay đối với nhu cầu sử dụng dịch vụ viễn thông đang bùng phát hiện nay. Trước tình hình đó xu hướng xây dựng một mạng chung duy nhất có khả năng đáp ứng và phục vụ to lớn dựa trên các mạng hiện có để đáp ứng nhu cầu sử dụng dịch vụ của người dùng đầu cuối là một hướng khả thi nhất. Chương 2: Giới thiệu kiến trúc NGN để thấy được vị trí của IMS-3GPP trong kiến trúc này, bên cạnh đó phần này còn đưa ra một số mô hình IMS của các tổ chức khác nhau như ITU-T, ETSI, IETF và so sánh kiến trúc IMS của các tổ chức này. Chương 3 : Trình bày các giao thức báo hiệu và điều khiển chính sử dụng trong truyển thông đa phương tiện như :H.323, SIP, BICC, MGCP ,h248/MEGACO ,so sánh chỉ ra được một số điểm khác biệt giữa H.323 và SIP. Chương 4: Trình bày các một thủ tục luồng phiên trên các giao diện trong phân hệ IMS của 3GPP .Phần này là nội dung chính của đồ án cần thực hiện để hiểu được phương thức hoạt động, nhiệm vụ của các phần tử trong phân hệ IMS trên các giao diện bên trong IMS và giữa các giao diện của IMS với các phân hệ khác trong NGN. Cuối cùng là những tổng kết và đánh giá chung sau khi nghiên cứu IMS của 3GPP. Tuy nhiên do thời gian có hạn, nên đề tài vẫn chưa nêu được các nội dung liên quan đến IMS như:  Điều khiển cuộc gọi đa phương tiện IP dựa trên SIP và SDP  Các yêu cầu dịch vụ cho phân hệ IMS  Luồng báo hiệu trên các giao diện Cx và Dx  Quản lí tính cước, quản lí truyền thông và thông tin tính cước cho IMS Các nội dung mà đề tài chưa thực hiện được được trình bày trong các phát hành của 3GPP như 3GPP TS 22. 228; 3GPP TS 24. 229; 3GPP TS 32. 225; 3GPP TS 24. 147 CHƯƠNG 2 KIẾN TRÚC NGN VÀ PHÂN HỆ IMS Giới thiệu chương Cùng với sự phát triển của đất nước, những năm gần đây, các ngành công nghiệp đều phát triển mạnh mẽ và ngành công nghiệp viễn thông cũng không là ngoại lệ. Ngày càng có nhiều các dịch vụ mới và chất lượng dịch vụ cũng được yêu cầu cao hơn: Internet nhanh chóng được phổ biến, những đòi hỏi về dịch vụ IP (IP VPN...), xu thế tích hợp IP/ATM/MPLS cho mạng thông tin trục... đã dẫn đến sự cần thiết phải thay đổi công nghệ mạng. Đứng trước xu hướng đó, việc phát triển theo cấu trúc mạng thế hệ sau (NGN) với các công nghệ phù hợp là bước đi tất yếu của viễn thông thế giới và mạng viễn thông Việt nam. NGN không phải là một mạng có cơ sở hạ tầng được xây dựng hoàn toàn mới mà nó được hình thành và phát triển trên nền tảng của các mạng thế hệ trước đó kết hợp với kỹ thuật chuyển mạch gói theo giao thức IP. Chương 2 sẽ giới thiệu về thực trạng mạng viễn thông hiện nay từ đó chỉ ra xu thế phát triển mạng viễn thông kế tiếp NGN, đồng thời cũng trình bày được cấu trúc và chức năng của các phần tử trong phân hệ IMS một trong những nội dung chủ yếu của đề tài. 2.1 Kiến trúc NGN 2.1.1 Mạng viễn thông hiện nay Như phần trên đã trình bày, mạng viễn thông hiện nay được triển khai theo các ứng dụng thực tiễn đơn lẻ. Ví dụ như trong mạng chuyển mạch điện thoại công cộng PSTN, một cuộc nối được thiết lập giữa hai thuê bao thông qua quá trình trao đổi khe thời gian cố định trong suốt quá trình cuộc gọi. Kiểu mạng này phù hợp cho điện thọai vì chúng có tốc độ bit không đổi và thông tin có tính thời gian thực cao. Với các ứng dụng truyền dữ liệu thì việc sử dụng riêng một kênh thông tin để truyền là rất lãng phí về tài nguyên và không phù hợp với yêu cầu sử dụng. Với các mạng di động hiện nay (PLMN) mặc dù có tốc độ phát triển rất nhanh tuy nhiên dịch vụ mà nhà khai thác mạng di động cung cấp cho khách hàng vẫn chỉ là dịch vụ thoại truyền thống kết hợp với dịch vụ bản tin ngắn (SMS). Vẫn không đáp ứng được nhu cầu truyền thông đa phương tiện của khách hàng hơn nữa giá cả đối với thuê bao di động còn cao và với các thuê bao có nhu cầu sử dụng cả dịch vụ di động và dịch vụ cố định thì họ vẫn phải thanh toán hai hóa đơn cho hai nhà cung cấp dịch vụ đó. Tương tự như vậy mạng chuyển mạch gói là rất hữu hiệu cho việc chuyển thông tin số liệu nhưng lại không phù hợp cho truyền thoại vì độ trễ truyền thông tin là không kiểm sóat được. Một giải pháp để giải quyết vấn đề này là tạo ra một mạng tích hợp có thể cung cấp nhiều loại hình dịch vụ có yêu cầu băng thông, thời gian thực và chất lượng dịch vụ khác nhau. Bước đầu tiên trong hướng đi này là phát triển ISDN băng hẹp cung cấp báo hiệu kênh chung giữa các người sử dụng cho tất cả các dịch vụ thoại và số liệu. Trong khi đó vẫn duy trì sự riêng biệt giữa chuyển mạch kênh và chuyển mạch gói tại trạm trung gian. Người dùng được cung cấp các truy nhập số tốc độ 2B+D cho cả thoại và số liệu cùng với 16 Bbps cho báo hiệu và các dịch vụ chuyển mạch gói. Tuy nhiên hướng phát triển này dần dần bộc lộ yếu điểm khi nhu cầu dịch vụ băng thông rộng ngày càng phát triển. Tốc độ truy nhập 2B+D là quá thấp so với nhu cầu dịch vụ băng rộng hiện nay. ISDN ngày càng thể hiện nhược điểm không thể đáp ứng được nhu cầu truyền thông, trong khi đó công nghệ truyền dẫn và công nghệ điện tử VLSI (Very large scale intergration) ngày càng phát triển và xuất hiện công nghệ mới có khả năng truyền tải cao được đánh giá là có nhiều hứa hẹn để truyền dẫn cả thoại và dữ liệu đó là ATM đã đưa ra một hướng mới để phát triển ISDN băng hẹp thành ISDN băng rộng (B-ISDN). B-ISDN cung cấp các dịch vụ chuyển mạch kênh, chuyển mạch gói theo kiểu đơn phương tiện, đa phương tiện, theo kiểu hướng kết nối hay phi kết nối và theo cấu hình đơn hướng hoặc đa hướng. Tuy nhiên khi triển khai B-ISDN với công nghệ nền tảng là ATM thì vấn đề giá thành xây dựng mạng lại quá lớn vì B-ISDN không tận dụng tối đa nền tảng mạng hiện có do vậy không đáp ứng kịp thời cho nhu cầu sử dụng dịch vụ của khách hàng. 2.1.2 Mạng viễn thông trên con đường tiến tới NGN Từ tình hình mạng viễn thông hiện nay và sự bùng nổ về nhu cầu dịch vụ băng rộng, việc xây dựng một mạng cung cấp đa loại hình dịch vụ tốc độ cao băng thông lớn là vấn đề tất yếu của các nhà khai thác mạng. ISDN, B-ISDN đều có nhược điểm khi được triển khai để cung cấp dịch vụ tốc độ cao băng thông lớn cho khách hàng. Vậy thì câu hỏi đặt ra là mô hình mạng nào có thể khắc phục được nhược điểm của hai mạng trên trong khi vẫn có thể cung cấp dịch vụ đa phương tiện cho khách hàng. Để trả lời câu hỏi đó các tổ chức chuẩn hóa viễn thông đã nghiên cứu và đưa ra mô hình mạng hội tụ có khả năng cung cấp dịch vụ đa phương tiện cho khách hàng trong khi đó giá thành và thời gian xây dựng mạng là rẻ nhất và nhanh nhất – đó chính là mạng NGN. NGN được ITU-T định nghĩa như sau: “Mạng thế hệ kế tiếp (NGN) là mạng dựa trên nền gói có thể cung cấp các dịch vụ truyền thông và có thể tận dụng được các dải băng tần rộng, các công nghệ truyền tải với QoS cho phép và ở đó các chức năng liên quan đến dịch vụ sẽ độc lập với các công nghệ truyền tải ở lớp dưới. NGN cho phép người dùng truy nhập không hạn chế tới các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông khác nhau. NGN hỗ trợ tính lưu động nói chung để có thể cung cấp dịch vụ thích hợp và rộng khắp tới các người dùng. Như vậy NGN được mô tả theo các đặc điểm cơ bản như sau:  Truyền tải trên nền gói  Tách biệt các chức năng điều khiển với các khả năng mang, cuộc gọi/ phiên và ứng dụng/ dịch vụ  Tách riêng việc cung cấp dịch vụ khỏi mạng và cung cấp các giao diện mở  Hỗ trợ tất cả các dịch vụ, các ứng dụng và các kỹ thuật dựa trên khối xây dựng dịch vụ (bao gồm dịch vụ thời gian thực, phân loại dịch vụ, dịch vụ phi thời gian thực và dịch vụ đa phương tiện)  Các khả năng băng rộng với QoS đầu cuối tới đầu cuối và truyền tải trong suốt  Tương tác với các mạng trước đây thông qua các giao diện mở  Tính lưu động nói chung  Truy nhập không hạn chế cho người dùng tới các nhà cung cấp dịch vụ khác nhau  Một sự đa dạng về kế hoạch nhận dạng để giải quyết địa chỉ IP cho mục đích định tuyến trong mạng IP  Nhìn từ phía UE, dịch vụ được hội tụ thành một dịch vụ chung duy nhất  Hội tụ dịch vụ giữa mạng cố định và mạng di động  Các chức năng liên quan đến dịch vụ độc lập với các công nghệ lớp dưới  Phục tùng tất cả các thủ tục theo quy tắc như truyền thông khẩn cấp và an ninh/ riêng lẻ” NGN tập hợp được ưu điểm của các công nghệ mạng hiên có, tận dụng băng thông rộng và lưu lượng truyền tải cao của mạng gói để đáp ứng sự bùng nổ nhu cầu lưu lượng thoại truyền thông hiện nay và nhu cầu truyền thông đa phương tiện của người dùng đầu cuối. Điện thoại IP (IPT) là ví dụ điển hình để minh họa cách tín hiệu thoại được chuyển đổi thành gói dữ liệu rồi truyền trên nền IP trong mạng NGN như thế nào. Có thể nói truyền thoại trên nền gói là ưu điểm lớn nhất mà NGN đã thực hiện được hơn hẳn so với các công nghệ mạng trước đây. Đặc điểm của NGN là cấu trúc phân lớp theo chức năng và phân tán các tài nguyên trên mạng. Điều này đã làm cho mạng được mềm hóa và sử dụng các giao diện mở API (Application program interface) để kiến tạo các dịch vụ mà không phụ thuộc nhiều vào các nhà cung cấp thiết bị và dịch vụ mạng. Xu hướng phát triển công nghệ viễn thông cho NGN có ba lĩnh vực cần chú ý tập chung:  Công nghệ truyền dẫn: Từ quang cho đến quang hóa hoàn toàn.  Công nghệ chuyển mạch: Tích hợp vi mạch, kĩ thuật số, IP. Kết hợp chuyển mạch kênh với chuyển mạch gói, đa dịch vụ, đa tốc độ, chuyển mạch quang.  Công nghệ truy nhập: Kết hợp truyền thông và tin học: có các kiểu truy nhập như quang, cáp đồng (ADSL, HDSL), vô tuyến. Xu hướng phát triển dịch vụ cho NGN cần đạt được những điều sau:  Băng rộng.  Đa phương tiện truyền thông.  Truyền hình chất lượng cao HDTV.  Dịch vụ phải được tích hợp Động lực chính cho sự phát triển hay “di cư” sang mạng NGN chính là vấn đề giá cả. Vì xây dựng mạng NGN không những tận dụng tối ưu cơ sở hạ tầng mạng hiện có mà còn tập hợp được những ưu điểm chính, loại bỏ những khuyết điểm cố hữu của các công nghệ mạng hiện nay. Một động lực quan trọng khác đó là sự phân biệt dịch vụ. Trọng tâm ban đầu của nhiều mạng NGN là hỗ trợ các dịch vụ truyền thống thoại hoặc dữ liệu. Song ngày nay có nhiều nhà cung cấp dịch vụ thực hiện chiến lược của mình trên các mặt bằng dịch vụ hội tụ.