BÁO CÁO THỰC TẬP-TỔNG QUAN VỀ IMS

Kiến trúc này phải giúp nhà khai thác mạng dễ dàng hơn trong triển khai và quản lý, đồng thời cho phép người dùng có thể sử dụng một hay nhiều loại thiết bị khác nhau, di chuyển giữa vùn

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

MỞ ĐẦU 1

LỜI CẢM ƠN 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ IMS 4

1.1Tổng quan 4

1.2 Khảo sát tình hình nghiên cứu và chuẩn hóa IMS 5

1.3 Kiến trúc phân lớp tổng thể của NGN IMS-based 6

1.3.1 Lớp ứng dụng 6

1.3.2 Lớp điều khiển 7

1.3.3 Lớp truyền tải 14

1.4 Một số thủ tục trong IMS 18

1.4.1Thủ tục đăng ký 18

1.4.2 Thủ tục đăng ký lại 19

1.4.3 Thủ tục xóa đăng ký 19

1.5 Một số giao thức sử dụng trong IMS 23

1.5.1 Giao thức sip 23

1.5.2 Giao thức Diametter 25

1.5.3 Giao thức MEGACO/H.248 28

1.6 Kết luận chương 1 29

CHƯƠNG 2: OPEN IMS CORE 30

2.1 Tổng quan về Open IMS Core 30

2.2 Kiến trúc Open IMS Core và các thành phần trong Open IMS 31

2.3Các dịch vụ chạy trên Open IMS Core 33

2.3.1Thoại qua IP (VoIP) 33

2.3.2 IPTV 33

2.4 Kết luận chương 2 34

CHƯƠNG 3: THỬ NGHIỆM OPEN IMS CORE 35

3.1 Cài đặt và thử nghiệm Open IMS Core 35

3.2 Bắt bản tin và phân tích hoạt động của hệ thống 48

3.2.1 Giới thiệu chương trình Wireshark 48

3.2.2 Các thủ tục đăng ký 49

3.3 Thử nghiệm một số hoạt động cơ bản 51

3.3.1 Cuộc gọi thông thường 51

3.3.2 Máy báo bận 52

3.3.3 Alice chưa đăng nhập 52

3.3.4 Alice không nhấc máy 53

3.3.5 Alice hủy cuộc gọi 53

3.3.6 Kết thúc liên lạc 54

3.3.7 Nga gọi sai số 54

3.4 Kết luận chương 3 54

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 55

TÀI LIỆU THAM KHẢO 57

MỞ ĐẦU

Xã hội càng phát triển, nhu cầu về thông tin liên lạc càng cao và nhu cầu

ấy đã trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống con người.Nhu cầu phát triển các loại hình dịch vụ gia tăng như: thoại, dữ liệu, hình ảnh với chất lượng cao ngày một tăng Để đáp ứng yêu cầu trên, các nhà cung cấp dịch vụ không chỉ quan tâm đến phát triển dịch vụ mà còn phải xây dựng, củng cố và tối

ưu hóa hạ tầng lẫn dịch vụ Cùng với đó, nhà khai thác phải nghiên cứu tìm ra một công nghệ thế hệ mới có kiến trúc linh hoạt, tương thích hoàn toàn với mạng hiện tại, đáp ứng đa công nghệ, đa giao thức, đa truy cập, đa phương tiện truyền thông và đa dịch vụ… Trước yêu cầu đó, NGN ra đời được xem là một giải pháp thỏa mãn tất cả các điều kiện kể trên cho một mạng tương lai

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

Trước xu hướng đó, dự án mã nguồn mở OPEN SOURCE IMS Core nhằm mục đích đáp ứng sự thiếu hụt của các phần mềm mã nguồn mở cho IMS với những giải pháp linh động và có thể mở rộng được, giúp chúng ta tìm hiểu, nghiên cứu về cấu trúc của IMS qua đó nắm được hoạt động giữa các thành phần chức năng trong IMS

Kết cấu đề tài gồm 4 chương với những nội dung sau:

 Chương 1:Tổng quan về IMS Chương này giới thiệu vị trí và kiến trúc

IMS trong mô hình mạng NGN theo chuẩn hóa của tổ chức 3GPP Nội dung phần này tập trung vào vai trò chức năng các phần tử trong IMS Thêm vào

đó, đề tài cũng trình bày các giao thức và thủ tục sử dụng dịch vụ giúp người đọc hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động của phân hệ này

 Chương 2: Open IMS Core Chương này giới thiệu tổng quan về Open

IMS Core và một số ứng dụng được mô phỏng trên Open IMS Core

 Chương 3: Thử nghiệm Open IMS Core Chương này tập trung tìm hiểu

về cấu trúc và hoạt động của Open IMS Core

 Chương 4: Kết luận và kiến nghị Chương này tổng kết những công việc

đã làm và hướng nghiên cứu trong tương lai

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tiên em xin gửi lời cảm ơn đến Th.S Hoàng Quang Trung đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ, tạo điều kiện cho em thực hiện đề tài Thầy luôn quan tâm theo sát tiến độ và đưa ra những đóng góp quý báu giúp em sửa chữa và hoàn thiện đề tài thực tập tốt nghiệp này

Do hạn chế về mặt thời gian cũng như những hiểu biết của bản thân nên đề tài không thể tránh được những thiếu sót Vì vậy, em kính mong nhận được sự góp ý của các thầy cô và các bạn để phục vụ thêm cho công tác học tập của mình trong tương lai

Em xin chân thành cảm ơn!

LÊ SINH TÌNH

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ IMS

1.1 Tổng quan

Tại thời điểm hiện tại, sự hội tụ giữa mạng di động và mạng cố định là một xu thế tất yếu Nhu cầu sử dụng cũng như sự phát triển vượt bậc của công nghệ đã thúc đẩy sự gia tăng nhanh chóng của các thiết bị di động được tích hợp nhiều tính năng tiên tiến Thế hệ tiếp sau của nhiều thiết bị không chỉ đáp ứng các nhu cầu client-server cơ bản, mà còn các dịch vụ peer-to-peer, thuận lợi cho việc chia sẻ các kết nối như trình duyệt, desktop, hội nghị truyền hình, trò chuyện hai chiều như bộ đàm…

Để có thể truyền thông với nhau, các ứng dụng trên nền IP phải có một cơ chế để đạt được sự phù hợp với hệ thống mạng hiện có Hiện tại, mạng điện thoại chỉ thực hiện được kết nối thoại Tương tự, đối với mạng IP, phần lớn các phiên được thiết lập chỉ để tạo kết nối giữa hai điểm sử dụng riêng cho mạng IP Điều này dẫn đến tình trạng các nhà cung cấp dịch vụ và khai thác mạng tạo ra một môi trường cô lập, các dịch vụ đơn lẻ, không có tính cạnh tranh và nhất là người dùng không thể đồng thời sử dụng các dịch vụ khác nhau từ các nhà khai thác khác nhau trên một thiết bị Thêm vào đó, các mạng truyền tải dữ liệu không cần thời gian thực được sử dụng chủ yếu trong thế hệ Internet đầu tiên thì ngày nay các dịch vụ thời gian thực (hoặc gần thực) với chất lượng dịch vụ QoS cao ngày càng được phát triển rộng rãi Hơn nữa, người dùng trong tương lai mong muốn

có các dịch vụ đa phương tiện chất lượng cao, mang tính cá nhân, có khả năng tương tác thời gian thực mọi lúc mọi nơi trên mọi thiết bị sử dụng Điều này đặt

ra những yêu cầu mới cho kiến trúc hạ tầng mạng viễn thông Trong bối cảnh đó, IMS được xem như là một giải pháp hứa hẹn để thỏa mãn được các yêu cầu về hội tụ, tích hợp các dịch vụ trên một kết nối cho một thế hệ mạng tương lai

Hình 1.1 Sự hội tụ mạng hiện nay

IMS là một kiến trúc mạng nhằm tạo sự thuận tiện cho việc phát triển và phân phối các dịch vụ đa phương tiện đến người dùng, bất kể là họ đang kết nối thông qua mạng truy nhập nào IMS hỗ trợ nhiều phương thức truy nhập như GSM, UMTS, CDMA2000, truy nhập hữu tuyến băng rộng như cáp xDSL, cáp quang, cáp truyền hình, cũng như truy nhập vô tuyến băng rộng WLAN, WiMAX IMS tạo điều kiện cho các hệ thống mạng khác nhau có thể vận hành cùng với nhau IMS đã và đang được tập trung nghiên cứu và ngày càng thu hút được nhiều sự quan tâm lớn của các nhà khai thác bởi vì lợi ích mà nó mang lại cho cả nhà cung cấp dịch vụ lẫn người sử dụng

1.2 Khảo sát tình hình nghiên cứu và chuẩn hóa IMS

IMS được định hình và phát triển bởi diễn đàn công nghiệp 3GPP, thành lập năm 1999 Kiến trúc ban đầu của IMS được xây dựng bởi 3GPP và sau đó đã được chuẩn hóa bởi 3GPP trong Release 5 công bố tháng 3 năm 2003 Trong phiên bản đầu tiên này, mục đích của IMS là tạo thuận lợi cho việc phát triển và triển khai dịch vụ mới trên mạng thông tin di động.Tiếp đến, tổ chức chuẩn hóa 3GPP2 đã xây dựng hệ thống CDMA2000 Multimedia Domain (MMD) nhằm hỗ trợ các dịch vụ đa phương tiện trong mạng CDMA2000 dựa trên nền 3GPP IMS.Trong Release 6 của 3GPP IMS, cùng với khuynh hướng tích hợp giữa mạng tế bào và mạng WLAN, mạng truy nhập WLAN đã được đưa vào như một mạng truy nhập bên cạnh mạng truy nhập tế bào

IMS khởi đầu như một chuẩn cho mạng vô tuyến Tuy nhiên, cộng đồng mạng hữu tuyến, trong quá trình tìm kiếm một chuẩn thống nhất, sớm nhận thấy thế mạnh của IMS cho truyền thông hữu tuyến Khi đó ETSI đã mở rộng chuẩn IMS thành một phần của kiến trúc mạng thế hệ tiếp theo NGN mà họ đang xây dựng

Tổ chức chuẩn hóa TISPAN trực thuộc ETSI, với mục đích hội tụ mạng thông tin

di động và Internet, đã chuẩn hóa IMS như một hệ thống con của NGN Kết hợp với TISPAN, trong Release 7 của IMS, việc cung cấp dịch vụ IMS qua mạng cố định đã được bổ sung Năm 2005, phiên bản Release 1 của TISPAN về NGN được coi như một sự khởi đầu cho hội tụ cố định-di động trong IMS Gần đây, 3GPP và TISPAN đã có được một thỏa thuận để cho ra phiên bản Release 8 của IMS với một kiến trúc IMS chung, có thể hỗ trợ các kết nối cố định và các dịch

vụ như IPTV

1.3 Kiến trúc phân lớp tổng thể của NGN IMS-based

1.3.1 Lớp ứng dụng

1.3.1.1 Máy chủ ứng dụng

Máy chủ ứng dụng (AS) là nơi chứa đựng và vận hành các dịch vụ IMS

AS tương tác với S-CSCF thông qua giao thức SIP để cung cấp dịch vụ đến người dùng Máy chủ VCC, đang được phát triển và chuẩn hóa bởi 3GPP, là một

ví dụ về máy chủ ứng dụng AS AS có thể thuộc mạng thường trú hay thuộc một mạng thứ ba nào đó Nếu AS là một phần của mạng thường trú, nó có thể giao tiếp trực tiếp với HSS thông qua giao thức DIAMETER để cập nhật thông tin về

hồ sơ người dùng AS có thể cung cấp các dịch vụ như quản lý sự hiện diện của người dùng trên mạng, quản lý quá trình hội nghị truyền hình, tính cước trực tuyến,…

1.3.1.2.2 SLF

Trong trường hợp có nhiều HSS trong cùng một mạng, chức năng định vị SLF sẽ được thiết lập nhằm xác định HSS nào đang chứa hồ sơ của người dùng tương ứng.

Hình 1.2 SLF chỉ định HSS phù hợp

Để tìm được địa chỉ của HSS, I-CSCF hoặc S-CSCF phải gửi đến SLF bản tin yêu cầu LIR Hình trên mô tả quá trình tìm ra địa chỉ HSS phù hợp khi I-CSCF nhận được bản tin INVITE trong trường hợp mạng có ba HSS

1.3.2 Lớp điều khiển

1.3.2.1 Chức năng điều khiển cuộc gọi CSCF

CSCF có 3 loại: Proxy-CSCF (P-CSCF), Serving-CSCF (S-CSCF) và Interrogating-CSCF (I-CSCF) Mỗi CSCF có chức năng riêng Chức năng chung của CSCF là tham gia trong suốt quá trình đăng ký và thiết lập phiên giữa các thực thể IMS Hơn nữa, những thành phần này còn có chức năng gửi dữ liệu tính cước đến Server tính cước Có một vài chức năng chung giữa P-CSCF và S-CSCF trong hoạt động là cả hai có thể đại diện cho user để kết thúc phiên và có thể kiểm tra nội dung của bản tin trong giao thức SDP

 P-CSCF tích hợp PDF và tham gia vào quá trình tính cước.

P-CSCF còn tích hợp chức năng quyết định chính sách PDF PDF cấp giấy phép sử dụng tài nguyên cho người dùng, quản lý và đảm bảo QoS cho các dịch vụ đa phương tiện P-CSCF đồng thời tạo ra các thông tin tính cước để gửi đến các khối tính cước phù hợp

1.3.2.1.2 I-CSCF

I-CSCF là điểm giao tiếp giữa các thuê bao IMS trong vùng phục vụ của cùng một nhà khai thác mạng, hoặc với các thuê bao thuộc các nhà khai thác mạng khác Trong một mạng có thể có nhiều I-CSCF I-CSCF được xem như một SIP Proxy và đặt ở đường biên của mạng IMS, I-CSCF có bốn chức năng chính là:

 Liên lạc với HSS để biết thông tin của chặng tiếp theo khi nhận được yêu cầu từ UE

 Xác định CSCF cho UE khi nhận thông tin về UE từ HSS, sự xác định CSCF thực hiện khi UE đăng ký hoặc xóa đăng ký

S- Định tuyến yêu cầu SIP nhận được từ mạng khác tới S-CSCF hoặc một server ứng dụng

 Đăng ký

S-CSCF có thể xử lý như một SIP Registrar server, S-CSCF tiếp nhận yêu cầu đăng ký và thiết lập thông tin khả dụng của UE khi truy vấn HSS Khi UE thực hiện đăng ký thì yêu cầu của nó được định tuyến tới S-CSCF, lúc đó S-CSCF dựa trên thông tin chứng thực từ HSS để đưa ra những yêu cầu để kiểm tra I-CSCF Sau khi nhận đươc đáp ứng và kiểm tra lại, S-CSCF chấp nhận sự đăng

ký và bắt đầu phục vụ cho phiên đăng ký này Sau thủ tục này thông tin UE được khởi tạo và nhận các dịch vụ IMS

 Phân phối các dịch vụ cho UE và tham gia vào quá trình tính phí

Hồ sơ về dịch vụ của UE được HSS đưa xuống S-CSCF khi UE đăng ký vào mạng IMS S-CSCF sử dụng thông tin này để phân phối dịch vụ phù hợp cho UE khi có yêu cầu Hơn nữa, S-CSCF cần phải áp dụng các loại chính sách truyền dẫn trong hồ sơ dịch vụ của UE, ví dụ như UE này chỉ sử dụng thoại và mà không sử dụng video,…

 Định tuyến

S-CSCF có thể xử lý như một Proxy Server, nó tiếp nhận các yêu cầu và đáp ứng ngay lập tức nếu bên tiếp nhận yêu cầu ở cùng mạng nhà khai thác với bên gửi yêu cầu hoặc gửi chúng đi nếu bên tiếp nhận yêu cầu kết nối thuộc hệ thống mạng khác

Khi S-CSCF nhận yêu cầu của UE khởi tạo thông qua P-CSCF thì nó phải quyết định những AS phù hợp cho UE Sau khi tương tác với AS thì S-CSCF tiếp tục

xử lý phiên kết nối của UE trong mạng IMS hoặc tới mạng khác Hơn nữa, nếu

UE sử dụng MSISDN làm địa chỉ cho cuộc gọi thì S-CSCF sẽ chuyển đổi số MSISDN thành địa chỉ SIP rồi sau đó mới chuyển tiếp các yêu cầu của UE

 S-CSCF có thể xử lý như một UA

Nó có thể khởi tạo yêu cầu hoặc kết thúc phiên mà không phụ thuộc vào phiên giao dịch SIP Bên cạnh đó, nó còn cung cấp các thông tin liên quan cho các điểm đầu cuối (như thông báo tính phí, kiểu chuông, …)

1.3.2.2 Chức năng đa phương tiện MRF

MRF được phân thành bộ điều khiển chức năng tài nguyên đa phương tiện MRFC và bộ xử lý chức năng tài nguyên đa phương tiện MRFP MRFC là khối trực tiếp giao tiếp với AS qua giao thức SIP và với S-CSCF qua giao thức MEGACO/H.248 MRFP nhận thông tin điều khiển từ MRFC và giao tiếp với

các thành phần của mạng truyền dẫn MRF có vai trò quan trọng trong hội nghị

đa điểm để phân bố tài nguyên hợp lý

MRFC nhận báo hiệu điều khiển cuộc gọi qua giao thức SIP MRFC cần thiết cho việc hỗ trợ những dịch vụ, như hội nghị, những thông báo tới người dùng hoặc chuyển mã kênh mang MRFC chuyển báo hiệu SIP nhận được từ S-CSCF qua điểm tham chiếu Mr và sử dụng những chỉ dẫn MEGACO/H.248 để điều khiển MRFP MRFC có thể gửi thông tin thanh toán tới CCF và OCS

MRFP cung cấp những tài nguyên mặt phẳng người dùng được yêu cầu và chỉ dẫn bởi MRFC MRFP thực hiện những chức năng liên quan đến media như phát và trộn media, thích ứng nội dung dịch vụ, chuyển đổi định dạng nội dung,

…

Hình 1.5.Chức năng điều khiển thông tin đa phương tiện MRF

1.3.2.3 Điểm tham chiếu

Hình 1.6 Vị trí các điểm tham chiếu trong IMS

1.3.2.3.1 Điểm tham chiếu Gm

Gm là điểm tham chiếu (giao diện) giữa UE và P-CSCF Nó được dùng để truyền những báo hiệu SIP giữa UE và mạng IMS Thủ tục qua giao diện Gm có thể chia thành 3 thủ tục chính: đăng ký, điều khiển phiên, các giao dịch

Thủ tục đăng ký: UE sử dụng giao diện này để gửi bản tin đăng ký và thương lượng các thuật toán bảo mật với P-CSCF Trong suốt quá trình này, cả UE và mạng sẽ trao đổi các thông số phục vụ cho việc chứng thực, mã hóa và nén dữ liệu Thông qua giao diện này, UE sẽ được nhà khai thác mạng cung cấp những thông tin về yêu cầu đăng ký lại hoặc hủy đăng ký

1.3.2.3.2 Điểm tham chiếu Go

Nhà khai thác mạng mong muốn có sự phù hợp giữa những yêu cầu về QoS, địa chỉ nguồn và đích với mức dịch vụ đã đăng ký Khi đó, cần có sự giao tiếp giữa mạng IMS và mạng GPRS Điểm tham chiếu Go được tạo ra với mục đích này Sau đó, chức năng phục vụ cho việc tính phí được thêm vào Giao thức được dùng cho việc này là COPS Thủ tục qua Go có thể chia thành 2 thủ tục chính:

Thủ tục cấp quyền truyền thông: người sử dụng dùng giao diện này để yêu cầu kích hoạt thành phần sóng mang Yêu cầu này có thể chấp nhận nếu đáp ứng được các chính sách của nhà khai thác mạng đưa ra

Thủ tục tính phí: thông qua điểm tham chiếu Go, mạng IMS có thể chuyển thông

số ICID dùng cho việc tính phí đến người dùng GPRS Tương tự như vậy, mạng GPRS cũng có thể chuyển những thông tin chứng thực việc tính phí đến mạng IMS

1.3.2.3.3 Điểm tham chiếu Mw

Mw là điểm tham chiếu giữa P-CSCF, I-CSCF và S-CSCF Bản tin SIP sẽ được truyền qua giao diện này giữa các thành phần CSCF với nhau Thủ tục qua giao diện Mw có thể chia thành 3 thủ tục chính:

 Thủ tục đăng ký

Trong thủ tục này, P-CSCF sử dụng điểm tham chiếu Mw để chuyển tiếp yêu cầu đăng ký từ UE đến I-CSCF Sau đó, I-CSCF sử dụng giao diện này để gửi tiếp bản tin đó đến S-CSCF Cuối cùng, bản tin đáp ứng được trả về cho UE cũng qua giao diện này

 Thủ tục điều khiển phiên

Chứa các thiết lập của cả bên gọi và bên bị gọi Đối với thiết lập bên gọi, điểm tham chiếu Mw được dùng để chuyển yêu cầu từ P-CSCF đến S-CSCF và

có thể từ S-CSCF đến I-CSCF trong trường hợp thuê bao bị gọi Đối với thiết lập bên bị gọi, bản tin yêu cầu được gửi từ I-CSCF đến S-CSCF và từ S-CSCF đến P-CSCF Giao diện này còn sử dụng trong trường hợp mạng thực hiện việc kết thúc phiên, ví dụ như: khi P-CSCF tiến hành việc kết thúc phiên khi nhận được thông báo chỉ dẫn của PDF là mất thành phần sóng mang Hơn nữa, thông tin về tính phí cũng được chuyển qua giao diện này

 Thủ tục giao dịch

Dùng để chuyển các bản tin yêu cầu độc lập như Message và nhận tất cả đáp ứng như 200 OK, … Sự khác biệt giữa thủ tục điều khiển phiên và thủ tục giao dịch là một hộp thoại ghi nhận sự kiện không được tạo ra

1.3.2.3.4 Điểm tham chiếu Mp

Khi MRFC điều khiển dòng thông tin phương tiện như kết nối cho một hội nghị truyền thông hoặc dừng việc truyền thông với MRFP thì nó sẽ sử dụng điểm tham chiếu Mp Điểm tham chiếu này hoạt động dựa trên giao thức H.248

1.3.2.3.5 Điểm tham chiếu Mn

Mn là điểm tham chiếu điều khiển giữa MGCF và IMS-MGW Giao diện này điều khiển mặt phẳng người dùng của mạng IP và IMS-MGW Hơn nữa, giao diện này cũng điều khiển mặt phẳng người dùng giữa mạng CS và IMS-MGW Giao diện này dựa trên giao thức H.248 để thực hiện các tác vụ như: kết nối, khử tiếng vọng , cung cấp chuông và các thông bao đến đầu cuối,…

1.3.2.3.6 Điểm tham chiếu Dx

Khi có nhiều địa chỉ HSS được triển khai trong mạng IMS, cả I-CSCF và S-CSCF đều không thể biết HSS nào cần tiếp xúc Do đó, I-CSCF và S-CSCF cần liên hệ với SLF trước Điểm tham chiếu Dx ra đời phục vụ mục đích này Điểm tham chiếu Dx luôn kết hợp hoạt động với điểm tham chiếu Cx Giao thức

cơ bản hoạt động trên điểm tham chiếu này là Diameter Nhiệm vụ của nó là thực thi các định tuyến nhận được từ Diameter Redirect Agent

1.3.2.3.7 Điểm tham chiếu Cx

Thông tin về thuê bao và dịch vụ được lưu trữ thường trú trong HSS Vì thế, I-CSCF và S-CSCF sẽ phải tiếp xúc với HSS khi có người dùng đăng ký hoặc sử dụng dịch vụ Điểm tham chiếu Cx ra đời để đáp ứng mục đích này Cx

là điểm tham chiếu giữa HSS và CSCF và hoạt động dựa trên giao thức Diameter Thủ tục trên điểm tham chiếu Cx có thể chia ra 3 thủ tục chính: Quản

lý vị trí, kiểm soát dữ liệu người dùng và chứng thực người dùng

 Kiểm soát dữ liệu người dùng

Trong suốt quá trình đăng ký, dữ liệu về người dùng và các dịch vụ có liên quan sẽ được tải từ HSS đến S-CSCF qua điểm tham chiếu Cx sử dụng lệnh của giao thức Diameter là SAR và SAA Tuy nhiên, những dữ liệu này có thể bị thay đổi tại HSS sau khi S-CSCF nhận được dữ liệu và vẫn đang phục vụ UE theo dữ

liệu cũ Để cập nhật những dữ liệu mới, HSS sẽ gửi lệnh PPR Thông tin mới sẽ được S-CSCF cập nhật ngay trừ trường hợp S-CSCF đang phục vụ một UE chưa đăng ký Trường hợp chưa đăng ký đề cập ở đây xảy ra khi UE đang sử dụng mà hết thời gian đăng ký nhưng nhà khai thác mạng vẫn quyết định giữ lại tên S-CSCF phục vụ cho UE này để phục vụ ngay khi UE đăng ký lại.

 Chứng thực người dùng

Chứng thực người dùng IMS phụ thuộc chính vào việc trao đổi thông tin

bí mật Thông tin này bao gồm khóa mật mã và sequence number, IMSI được lưu trữ trong SIM của UE và trong HSS S-CSCF cần những thông tin về chứng thực người dùng nên phải tải những thông tin này về từ HSS qua giao diện Cx Khi S-CSCF cần chứng thực một người dùng, nó gửi MAR đến HSS HSS đáp ứng lại bằng lệnh MAA Trong bản tin trả lời này chứa những thông tin chứng thực: thuật toán mã hóa (ví dụ: Digest-AKAv1-MD5 ), thông tin chứng thực (số RAND và thẻ AUTN), thông tin cấp quyền,…

1.3.2.3.8 Điểm tham chiếu ISC

ISC là điểm tham chiếu giữa I-CSCF, S-CSCF và AS dùng để truyền bản tin điều khiển của giao thức SIP Thủ tục qua giao diện này có thể chia ra làm hai thủ tục chính:

• Thủ tục định tuyến các bản tin yêu cầu thiết lập SIP: Khi S-CSCF nhận được các yêu cầu thiết lập, nó sẽ phân tích yêu cầu này Tùy thuộc vào kết quả phân tích mà S-CSCF sẽ định tuyến các bản tin đến AS xử lý

• Thủ tục AS khởi tạo yêu cầu thiết lập phiên SIP

1.3.3 Lớp truyền tải

1.3.3.1 UE

Là thiết bị đầu cuối thực hiện các yêu cầu dịch vụ Người dùng sử dụng các thiết bị này để giao tiếp với mạng và thực hiện các dịch vụ Ở trạng thái bình thường, UE chứa thông tin về: địa chỉ của P-CSCF, tên miền mạng nhà (Home Network), thuật toán mã hóa, bảo mật, khóa nhận dạng thuê bao Chúng ta sẽ tìm hiểu về khóa nhận dạng người dùng bao gồm: khóa nhận dạng người dùng chung

và khóa nhận dạng người dùng riêng

1.3.3.1.1 Khóa nhận dạng người dùng riêng

Mỗi người dùng trong phân hệ IMS đều có một khóa nhận dạng người dùng riêng Khóa này được cung cấp bởi nhà điều hành mạng (khóa này giống như IMSI trong mạng GSM), được sử dụng trong thủ tục đăng ký, chứng thực,

quản lý thuê bao và tính cước Khóa nhận dạng người dùng riêng có những đặc tính sau:

• Không được sử dụng để định tuyến các bản tin SIP

• Khóa nhận dạng người dùng riêng chứa các thông tin phục vụ cho việc đăng ký người dùng vào IMS Home Network (bao gồm cả đăng ký lại và xóa đăng ký)

• Khóa nhận dạng người dùng riêng được chứa trong ISIM và HSS

• Là mã nhận dạng toàn cầu duy nhất và cố định ứng với UE Do đó, khóa này dùng để xác định UE, không phải xác định thuê bao

1.3.3.1.2 Khóa nhận dạng người dùng chung

Mỗi người dùng trong phân hệ IMS có thể có một hoặc nhiều khóa nhận dạng người dùng chung Khóa này được người dùng sử dụng khi truyền thông với các người dùng khác Khóa này được công khai và có thể trao đổi với người dùng khác thông qua danh bạ, trang web hoặc business card Trong giai đoạn đầu triển khai IMS, vẫn còn tồn tại những mạng khác nhau như PSTN/ISDN, GSM, Internet,… Do đó, người dùng IMS phải truyền thông được với người dùng ở các mạng này Để đáp ứng nhu cầu này, mỗi người dùng IMS sẽ có thêm một số viễn thông, ví dụ: +840975975975 để liên lạc với miền CS và có địa chỉ URL để giao tiếp với người dùng Internet, ví dụ: abc@cdf zyz

1.3.3.2 Giao tiếp với mạng PS

1.3.3.2.1 BGCF

Chức năng điều khiển cổng chuyển mạng (BGCF) có nhiệm vụ lựa chọn mạng PSTN hoặc mạng chuyển mạch kênh (CSN) mà lưu lượng trong IMS sẽ được định tuyến sang Nếu BGCF xác định được rằng lưu lượng chuyển mạng đó

sẽ tới mạng PSTN hay CSN 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 cần truyền tới một mạng không nằm cùng mạng với BGCF thì BGCF sẽ gửi báo hiệu phiên này tới BGCF đang quản lý mạng đích đó

1.3.3.2.2 MGCF

MGCF là thành phần gateway của PSTN hay CS và mạng IMS Nút này

có nhiệm vụ quản lý các cổng đa phương tiện, tương tác với S-CSCF để quản lý các cuộc gọi trên kênh đa phương tiện Nó thực hiện chuyển đổi giao thức và ánh

xạ SIP thành ISUP hoặc BICC Ngoài ra, MGCF còn điều khiển nguồn tài nguyên trong MGW Giao thức sử dụng giữa MGCF và MGW là H.248

1.3.3.2.3 IMS-MGW

IMS-MGW cung cấp mặt phẳng liên kết cho người dùng IMS và CSN Nó xác định kênh truyền từ CSN và dòng truyền dẫn từ mạng, thực hiện việc chuyển đổi giữa những đầu cuối và thực hiện giải mã và xử lý tín hiệu cho mặt phẳng người dùng khi cần thiết Hơn nữa, IMS-MGW còn có chức năng cung cấp âm chuông và những thông báo cho người dùng CS

Hình 1.7 Quá trình thiết lập cuộc gọi từ mạng IMS ra mạng CSN và ngược lại

1.3.3.3 Giao tiếp với mạng GSM/GPRS

1.3.3.3.1 SGSN

SGSN là thành phần liên kết giữa mạng IMS và mạng chuyển mạch gói hiện có Nó có thể hoạt động, điều khiển và xử lý lưu lượng cho miền PS Phần điều khiển có hai chức năng chính: quản lý di động và quản lý phiên Quản lý di động sẽ quản lý vị trí và trạng thái của UE, chứng thực cả người dùng lẫn UE Quản lý phiên cho phép và điều khiển kết nối Khối này cũng được sử dụng trong mạng 3G Chức năng xử lý lưu lượng là một phần của chức năng điều khiển phiên SGSN hoạt động như một gateway cho những luồng lưu lượng của người dùng truy cập vào mạng

1.3.3.3.2 GGSN

Khối chức năng này cung cấp khả năng tương tác với những mạng PS khác nhau như mạng IMS hoặc Internet Nó chuyển đổi những gói GPRS đến từ SGSN thành định dạng PDP tương ứng và gửi chúng ra ngoài trên mạng ở ngoài tương ứng Trong hướng ngược lại, địa chỉ PDP của gói dữ liệu đến được chuyển

đổi thành địa chỉ IMS của người dùng đích GGSN chứa địa chỉ SGSN hiện tại

và hồ sơ thông tin của những người dùng đăng ký vào thanh ghi định vị của nó GGSN có khả năng tập trung thông tin tính cước cho các mục đích thanh toán

Nói chung, có mối quan hệ nhiều - nhiều giữa SGSN và GGSN: Một GGSN giao tiếp với một mạng ngoài cần một vài SGSN; một SGSN có thể định tuyến nhiều gói tới nhiều GGSN khác nhau

1.3.3.4 Giao tiếp với mạng IP

1.3.3.4.1 NASS

NASS là thành phần chỉ sử dụng cho các mạng truy nhập hữu tuyến, với nhiệm vụ cung cấp kết nối đến người dùng trong mạng truy nhập NASS có các chức năng chính sau:

• Cung cấp một cách linh hoạt địa chỉ IP cũng như các thông số cấu hình khác cho UE (sử dụng DHCP)

• Xác nhận, chứng thực người dùng trước và trong suốt quá trình cấp phát

Chức năng quyết định chính sách dịch vụ S-PDF: dưới yêu cầu của các ứng dụng, sẽ tạo ra các quyết định về chính sách bằng việc sử dụng các luật chính sách và chuyển những quyết định này tới A-RACF S-PDF cung cấp một cách nhìn trừu tượng về các chức năng truyền tải với nội dung hay các dịch vụ ứng dụng Bằng cách sử dụng S-PDF, việc xử lý tài nguyên sẽ trở nên độc lập với việc xử lý dịch vụ

Chức năng điều khiển chấp nhận kết nối và tài nguyên truy nhập A-RACF: nhận các yêu cầu về tài nguyên QoS từ S-PDF A-RACF sẽ sử dụng thông tin QoS nhận được từ S-PDF để quyết định chấp nhận hay không chấp nhận kết nối A-RACF cũng thực hiện chức năng đặt trước tài nguyên và điều khiển các thực thể NAT hoặc Firewall

1.4 Một số thủ tục trong IMS

1.4.1Thủ tục đăng ký

Hình 1.8 Thủ tục đăng ký

Các bước thực hiện:

 Bước 1: UE gửi bản tin REGISTER tới Proxy chứa thông tin đăng ký như:

khóa nhận dạng người dùng chung, khóa nhận dạng người dùng riêng, tên miền Home Network, địa chỉ IP của người dùng

 Bước 2: Khi nhận thông tin đăng ký, P-CSCF thực hiện kiểm tra tên miền

Home Network để tìm thực thể mạng nhà và Proxy sẽ gửi luồng thông tin đăng ký tới I-CSCF gồm: địa chỉ hoặc tên của P-CSCF, khóa nhận dạng người dùng chung, khóa nhận dạng người dùng riêng, nhận dạng mạng của P-CSCF, địa chỉ IP của UE

 Bước 3: I-CSCF sẽ gửi bản tin Cx-Query hoặc Cx-Select-Pull qua điểm

tham chiếu Cx để truy vấn HSS về: khóa nhận dạng người dùng chung, khóa nhận dạng người dùng riêng, nhận dạng mạng của P-CSCF

 Bước 4: HSS sẽ gửi Cx-Query Resp hoặc Cx-Select-Pull Resp cho I-CSCF

 Bước 5: I-CSCF gửi thông tin đăng ký lên S-CSCF kèm thêm thông tin đáp

ứng từ HSS

 Bước 6: S-CSCF gửi Cx-Put hoặc Cx-Pull gồm: khóa nhận dạng người dùng

chung, khóa nhận dạng người dùng riêng, tên S-CSCF đến HSS

 Bước 7: HSS lưu trữ tên S-CSCF cho UE và gửi Cx-Put Resp hoặc Cx-Pull

Resp chứa thông tin của UE đến S-CSCF

 Bước 8: Dựa trên bộ lọc tiêu chuẩn, S-CSCF sẽ gửi thông tin đăng ký tới

mặt phẳng điều khiển dịch vụ và thực hiện bất cứ thủ tục điều khiển dịch vụ thích hợp nào

 Bước 9: S-CSCF gửi bản tin chấp nhận 200 OK cho I-CSCF, nó chứa thông

tin để UE tiếp xúc với mạng nhà

 Bước 10: I-CSCF gửi bản tin chấp nhận 200 OK cho P-CSCF, bản tin này

chứa thông tin để UE tiếp xúc với mạng nhà

 Bước 11: P-CSCF gửi bản tin chấp nhận 200 OK cho UE

1.4.2 Thủ tục đăng ký lại

Đăng ký lại là một hoạt động định kì của UE nhằm cập nhật lại một sự đăng ký đã tồn tại hoặc cập nhật những thay đổi về trạng thái đăng ký của UE Các bước trong quá trình đăng ký lại được thực hiện tương tự lúc đăng ký, nhưng

vì có một S-CSCF đã được ấn định cho UE trong lúc đăng ký nên I-CSCF sẽ không gửi bản tin Cx-SELECT PULL yêu cầu S-CSCF

1.4.3 Thủ tục xóa đăng ký

1.4.3.1 Thủ tục xóa đăng ký khởi tạo bởi UE

Khi UE muốn xóa đăng ký khỏi mạng IMS thì UE phải thực hiện một thủ tục xóa đăng ký ở mức ứng dụng Thủ tục này phải được thực hiện khi đã hết thời gian đăng ký Các bước thực hiện thủ tục xóa đăng ký cũng giống như thủ thủ tục đăng ký với thời gian đăng ký là 0 giây

Hình 1.9.Thủ tục xóa đăng ký thực hiện bởi UE

Các bước thực hiện như sau:

 Bước 1: UE gửi yêu cầu REGISTER mới với yêu cầu thời gian là 0 giây

Thông tin đăng ký được gửi đến P-CSCF bao gồm: khóa nhận dạng người dùng chung, nhận dạng người dùng riêng, tên miền Home network, địa chỉ IP của UE

 Bước 2: P-CSCF kiểm tra tên miền mạng nhà, chuyển tiếp bản tin

REGISTER đến I-CSCF với các thông tin: khóa nhận dạng thuê bao chung, nhận dạng thuê bao riêng, nhận dạng mạng Proxy, địa chỉ IP của UE

 Bước 3: I-CSCF sẽ gửi luồng thông tin Cx-Query tới HSS có chứa:

khóa nhận dạng thuê bao chung, nhận dạng thuê bao riêng, nhận dạng mạng P-CSCF

 Bước 4: HSS sẽ xác định người dùng này hiện đã đăng ký chưa HSS sẽ gửi

Cx-Query Resp chứa tên S-CSCF tới I-CSCF

 Bước 5: CSCF sử dụng tên của S-CSCF để xác định địa chỉ của S-CSCF

I-CSCF gửi bản tin REGISTER đến S-I-CSCF có nội dung gồm: tên hoặc địa chỉ P-CSCF, khóa nhận dạng chung, khóa nhận dạng riêng, địa chỉ IP của UE, I-CSCF trong trường hợp mạng muốn ẩn cấu hình

 Bước 6: Dựa vào bộ lọc tiêu chuẩn, S-CSCF sẽ gửi thông tin xóa đăng ký tới

mặt phẳng điều khiển dịch vụ và bất kỳ mặt phẳng nào chứa các thủ tục điều

khiển dịch vụ cần thiết Mặt phẳng điều khiển dịch vụ sẽ xóa tất cả các thông tin liên quan đến thuê bao này

 Bước 7: Tùy thuộc vào nhà khai thác lựa chọn S-CSCF có thể gửi Cx-Put

(chứa khóa nhận dạng người dùng chung, nhận dạng người dùng riêng, xóa tên S-CSCF hoặc Cx-Put (gồm khóa nhận dạng người dùng chung, khóa nhận dạng người dùng riêng, giữ tên S-CSCF), với những thuê bao không được coi

là đã đăng ký lâu ở S-CSCF Sau đó HSS sẽ xóa bỏ hoặc giữ lại tên S-CSCF cho thuê bao đó theo yêu cầu Trong cả hai trường hợp, trạng thái của nhận dạng thuê bao không được lưu trữ vì không được đăng ký ở HSS Nếu như tên của S-CSCF được giữ lại thì HSS sẽ cho phép xóa bỏ sự phục vụ S-CSCF bất cứ lúc nào

 Bước 8: HSS sẽ gửi đáp ứng Cx-Put Resp tới S-CSCF để báo nhận Cx-Put

 Bước 9: S-CSCF sẽ đáp ứng lại bằng bản tin 200 OK tới I-CSCF S-CSCF sẽ

xóa tất cả các thông tin của thuê bao sau khi gửi bản tin 200 OK

 Bước 10: I-CSCF sẽ gửi bản tin 200 OK tới P-CSCF

 Bước 11: P-CSCF sẽ gửi bản tin 200 OK tới UE và thực hiện việc xóa thông

tin liên quan đến thuê bao này

1.4.3.2 Xóa đăng ký khởi tạo bởi nhà khai thác mạng

Thủ tục xóa đăng ký thực hiện bởi nhà khai thác mạng thực hiện khi:

• Quản lí thuê bao: hợp đồng đã hết hạn, phát hiện sự gian lận, thay đổi dịch vụ mà S-CSCF đã chỉ định không có khả năng đáp ứng

• Thủ tục xóa đăng ký do bảo dưỡng mạng có thể thực hiện bởi HSS hoặc S-CSCF

Khi UE đăng ký thành công, có một bộ Timer được bật lên Khi Timer này hết hạn, mà UE không thực hiện thủ tục xóa đăng ký thì thủ tục xóa đăng ký được tiến hành bởi nhà khai thác mạng Các bước thực hiện như sau:

 Bước 1: P-CSCF cập nhật cơ sở dữ liệu bên trong của nó để xóa khóa nhận

dạng thuê bao chung đã được đăng ký

 Bước 2: Dựa vào bộ lọc tiêu chuẩn, S-CSCF sẽ gửi thông tin xóa đăng ký tới

mặt phẳng điều khiển dịch vụ và mặt phẳng này xóa các thông tin liên quan đến thuê bao này

 Bước 3: Tùy thuộc vào nhà khai thác, S-CSCF có thể gửi là bản tin Cx-put

( gồm có khóa nhận dạng thuê bao chung, nhận dạng thuê bao riêng, xóa tên S-CSCF) hoặc Cx-Put (gồm nhận dạng thuê bao chung, nhận dạng thuê bao riêng, giữ tên S-CSCF) với thuê bao không đăng ký dài lâu ở S-CSCF Sau đó HSS sẽ xóa hoặc giữ lại tên của S-CSCF cho thuê bao đó tùy theo yêu cầu Trong cả hai truờng hợp đó, trạng thái nhận dạng thuê bao được lưu trữ như chưa được đăng ký ở HSS Nếu như tên của S-CSCF được giữ lại thì HSS sẽ cho phép xóa sự phục vụ của S-CSCF bất cứ lúc nào

 Bước 4: HSS sẽ gửi Cx-Put Resp tới S-CSCF để báo nhận sự gửi Cx-Put

1.4.4.2 Thủ tục thiết lập phiên giữa thuê bao thuộc mạng IMS và mạng

PSTN

 Bước 1: UE gửi bản tin INVITE đến CSCF để khởi tạo phiên, sau đó

P-CSCF dựa vào tên S-P-CSCF đã được gán cho UE trong bản tin mà sẽ chuyển tiếp bản tin đến S-CSCF tương ứng

 Bước 2: S-CSCF thực hiện bất kỳ một logic điều khiển dịch vụ nào phù hợp

để thiết lập phiên

 Bước 3: S-CSCF thực hiện phân tích địa chỉ đích để xác định được rằng thuê

bao đích thuộc PSTN và phải chuyển yêu cầu tới BGCF

 Bước 4: BGCF xác định MGCF ở cùng mạng, vì vậy cần phải lựa chọn một

MGCF phù hợp Yêu cầu INVITE được chuyển tới MGCF Thông tin kết cuối PSTN được chuyển đi sau

 Bước 5-7: Các khả năng truyền thông của thuê bao đích được phản hồi theo

tuyến báo hiệu như trả lời SDP, như các thủ tục kết cuối PSTN

 Bước 8: Người khởi tạo quyết định đưa ra các phương tiện truyền thông và

chuyển tiếp thông tin này tới S-CSCF bằng các thủ tục khởi tạo

 Bước 9-10: S-CSCF chuyển tiếp SDP đã được đưa ra tới các điểm đầu cuối

phía kết cuối như các thủ tục kết cuối PSTN thông qua phiên đã thiết lập

 Bước 11-13: Các điểm đầu cuối phía kết cuối trả lời SDP đã đưa ra và bản

tin thông báo này được chuyển qua phiên đã thiết lập tới các điểm đầu cuối phía khởi tạo

 Bước 14-16: Khi điểm đầu cuối phía khởi tạo hoàn thành thủ tục đặt trước

tài nguyên, nó sẽ gửi thông báo đặt trước tài nguyên thành công tới S-CSCF bằng các thủ tục khởi tạo và được chuyển tới điểm đầu cuối phía kết cuối thông qua tuyến phiên

 Bước 17-19: Điểm đầu cuối phía kết cuối bao nhận kết quả và thông báo này

được chuyển tới điểm đầu cuối phía khởi tạo thông qua tuyến phiên

 Bước 20-21: Điểm đầu cuối phía kết cuối phát ra bản tin báo hiệu chuông và

chuyển tiếp nó tới BGCF, sau đó BGCF chuyển tiếp bản tin tới S-CSCF

 Bước 22: S-CSCF chuyển tiếp bản tin báo hiệu chuông đó tới người khởi tạo

bằng các thủ tục khởi tạo

 Bước 23: Khi người dùng đích trả lời, các kết quả của thủ tục kết cuối được

chứa trong đáp ứng SIP 200 OK tới BGCF

 Bước 24-25: BGCF chuyển thông tin này tới S-CSCF và sau đó nó được

chuyển tiếp tới điểm đầu cuối phía khởi tạo

 Bước 26: Bản tin 200 OK được đáp trả lại điểm đầu cuối khởi tạo bằng các

thủ tục khởi tạo từ điểm đầu cuối kết cuối

 Bước 27: Điểm đầu cuối phía khởi tạo gửi báo nhận cuối cùng tới S-CSCF

bằng các thủ tục khởi tạo

1.5 Một số giao thức sử dụng trong IMS

1.5.1 Giao thức sip

1.5.1.1 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, … SIP sử dụng khuôn dạng text, một khuôn dạng thường gặp trong mạng IP Nó kế thừa các nguyên lý và khái niệm của các giao thức Internet như HTTP và SMTP Nó được định nghĩa như một giao thức client-server, trong đó các yêu cầu được phía client đưa ra và các đáp ứng được server trả lời SIP sử dụng một số kiểu bản tin và các trường header của HTTP, xác định nội dung luồng thông tin theo header

1.5.1.2 Cấu trúc SIP

Là một chương trình ứng dụng chấp nhận các bản tin yêu cầu từ Client để phục

vụ các yêu cầu này và gửi trả các đáp ứng cho các yêu cầu đó Ta có các loại server sau:

 Proxy Server: là phần mềm trung gian, hoạt động như là Server, vừa là

Client cho các mục đích tạo các yêu cầu thay mặt cho các Client khác Các

yêu cầu được xử lý bên trong hoặc chuyển chúng đến Server khác có chức năng định tuyến Trong IMS, khối P-CSCF đóng vai trò là Proxy Server nhằm chuyển các yêu cầu của UE đến thực thể thích hợp

 Redirect Server: là một Server chấp nhận một yêu cầu SIP, ánh xạ địa chỉ

trong yêu cầu thành địa chỉ mới và trả lại địa chỉ này trở lại Proxy Server

 Registrar Server: là máy chủ chấp nhận yêu cầu đăng ký Một Registrar

Server được xếp đặt với một Proxy Server hoặc một Server gửi lại và có thể đưa ra các dịch vụ định vị Registrar Server dùng để đăng ký các đối tượng SIP trong miền SIP và cập nhật lại vị trí hiện tại của chúng

 Location Server: Cung cấp chức năng phân giải tên cho SIP Proxy hoặc

Redirect Server Sever này có thuật toán để phân giải tên Các cơ chế này bao gồm một database của nhà đăng ký hoặc truy nhập đến những công cụ phân giải tên được sử dụng phổ biến như whois, LDAP hoặc các hệ thống hoạt động độc lập khác Registrar server có thể là một thành phần con của location server; registrar server chịu trách nhiệm một phần trong việc populating database mà được liên kết với Location Server

Client trong giao thức SIP chính là UE, là các thiết bị mà người dùng sử dụng

để khởi tạo yêu cầu SIP đến các Server Thiết bị này có thể là Hardphone hay Softphone Hardphone là các thiết bị phần cứng hổ trợ chuẩn SIP như điện thoại

IP Softphone là phần mềm hổ trợ chuẩn SIP như Express Talk, Sidefisk,… hay

hổ trợ cả IMS như: Mercuro IMS Client, UCT Client, OpenIC_Lite,

1.5.1.3 Bản tin SIP

SIP sử dụng các bản tin để khởi tạo, hiệu chỉnh và kết thúc phiên giữa các người dùng

INVITE Khởi tạo một phiên

ACK Khẳng định rằng client đã nhận được bản tin

đáp ứng cho bản tin INVITE

BYE Yêu cầu kết thúc phiên

CANCEL Yêu cầu kết thúc phiên

REGISTER Đầu cuối SIP đăng ký với Register server

INFO Sử dụng để tải các thông tin

Bảng 1.2.Bản tin yêu cầu SIP

1.5.2.1 Tổng quan về giao thức Diametter

Khi con người muốn truy cập vào internet đến một Server cụ thể nào đó, người đó phải cung cấp thông tin về user name và password Trong hầu hết các trường hợp, thông tin về user name và password không được lưu ở máy chủ đáp ứng truy cập mà được lưu ở một nơi khác, có thể là Lightweight Directory Access Protocol Do đó nảy sinh vấn đề cần một giao thức truyền thông đáng tin cậy để trao đổi thông tin giữa máy chủ truy cập và máy lưu thông tin về user name và password Vì thế, vào 1995 RADIUS ra đời, được dùng để chứng thực, quản lý quyền truy cập dịch vụ, thông tin tài khoản người dùng

Khi công nghệ di động ngày càng phát triển thì RADIUS không đáp ứng được yêu cầu về QoS và không hỗ trợ chuyển vùng Điều này là một trở ngại lớn trong

sự phát triển dịch vụ Một yêu cầu đặt ra là tìm ra một công nghệ mới không chỉ đáp ứng được tính năng của RADIUS mà còn khắc phục được những nhược điểm của giao thức này Đến 1996, IETF chuẩn hóa Diameter trong RFC 3588 Giao thức này thỏa mãn các yêu cầu đặt ra ở trên

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 Application định nghĩa những ứng dụng dữ liệu riêng Tại thời điểm này, ngoài ứng dụng chuẩn trong RFC3588, một số ứng dụng đã được định nghĩa như: Mobile IP, NASREQ, Diameter điều khiển tính phí và ứng dụng Diameter trong

giao thức SIP,… Diameter là giao thức truyền thông hoạt động trên giao diện Sh giữa HSS, AS, S-CSCF

Hình 1.16 Giao thức Diameter

1.5.2.2 Cấu trúc bản tin

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 và dịch các bản tin Diameter Server quản lý các yêu cầu cho một hệ thống

Diameter Relay Agent là một thực thể chấp nhận các yêu cầu và định tuyến các bản tin đến một thực thể khác dựa trên thông tin tìm được trong bản tin như tên miền đích đến của bản tin Thông tin định tuyến này được thực hiện dựa vào bảng định tuyến được lưu trữ tại các nút mạng Bảng định tuyến này chứa các trường sau: tên miền, mã ứng dụng, hoạt động cục bộ, nhận dạng Server, cấu hình tĩnh hoăc động, thời gian hết hạn

Hình1.17 Diameter Proxy Agent

Giống như Relay, Proxy Agent định tuyến các bản tin Diameter sử dụng bảng định tuyến Tuy nhiên, giữa hai thành phần có sự khác nhau về cách thay đổi bản tin để thực hiện chính sách

Hình 1.18 Diameter Redirect Agent

Diameter Reditect Agent thực hiện việc đinh tuyến các bản tin sang tên miền khác Nó cũng sử dụng bảng định tuyến để xác định chặng tiếp theo của đường đi đến đích đã được yêu cầu Thay tự vì định tuyến những yêu cầu, Redirect Agent sẽ đáp ứng lại địa chỉ của chặng kết tiếp để Proxy Agent định tuyến