Giai đoạn 1: Gói hoá mạng di động
Mạng di động hiện tại của VNPT gồm phần mạng lõi chuyển mạch kênh (cho dịch vụ thoại) và phần lõi chuyển mạch gói (cho dịch vụ truyền số liệu). Bước đầu tiên trong lộ trình phát triển mạng là tích hợp lưu lượng thoại và lưu lượng truyền số liệu vào mạng lõi IP có hỗ trợ QoS. Các bước cần thực hiện là:
1. Xây dựng mạng lõi IP có hỗ trợ chất lượng dịch vụ. 2. Tách MSC thành MSC server và MGW.
Giai đoạn này chưa đem lại sự thay đổi nào trong dịch vụ thuê bao. Tuy nhiên, việc tích hợp lưu lượng vào một mạng lõi IP sẽ giúp giảm chi phí vận hành mạng một cách đáng kể, hỗ trợ việc giảm cước phí dịch vụ thoại, tăng tính cạnh tranh cho nhà cung cấp dịch vụ.
Giai đoạn 2: Bổ sung chức năng điều khiển phiên
Việc chuyển đổi được tiếp tục với việc bổ sung thêm chức năng CSCF vào lớp điều khiển mạng thông qua các bước sau:
1. Chuyển đổi chức năng của MSC server thành MGCF (có nhiệm vụ chuyển đổi báo hiệu SS7/IP thành báo hiệu SIP, và điều khiển các media gateway trong mạng).
2. Bổ sung CSCF vào lớp điều khiển.
3. Bổ sung chức năng chuyển đổi giữa báo hiệu IN với báo hiệu của IMS (IM SSF), cho phép giao tiếp giữa CSCF với dịch vụ IN hiện có.
4. Nâng cấp khối HLR thành HSS.
5. Nâng cấp thiết bị đầu cuối di động để hỗ trợ IMS (hỗ trợ SIP, VoIP). 6. Nếu cần thiết, nâng cấp mạng truy nhập vô tuyến lên 3/4G.
Có thể thấy là trong giai đoạn này, lưu lượng thoại và lưu lượng số liệu vẫn được chuyển tải trên 2 mạng riêng (mặc dù vẫn trong cùng một mạng chuyển tải IP chung).
Giai đoạn 3: Hoàn thiện lớp điều khiển IMS
Chuyển đổi mạng của giai đoạn 2 thành mạng tuân thủ IMS (3GPP Release 7) theo các bước sau:
1. MGW không kết nối trực tiếp với RNC mà kết nối qua mạng GPRS.
2. Các chức năng cần thiết khác như PEF (tại GGSN) hay PDF cũng cần được bổ sung (tại P-CSCF).
3. Nâng cấp thiết bị di động đầu cuối để hỗ trợ IP QoS.
Tại thời điểm này, mạng di động và mạng cố định có thể hoạt động liên vận hoàn toàn và hỗ trợ di động giữa hai mạng. Cấu hình mạng có thể chỉ gồm 1 hoặc 2 phần điều khiển IMS trong toàn bộ mạng. Thay vì mỗi công ty vùng sở hữu một phần IMS thì có thể cung cấp 1 phân hệ IMS cho phần mạng cố định và một hệ thống khác cho mạng di động như ở hình sau.
Hình 5.1: Mô hình mạng hội tụ với hai vùng IMS (cố định và di động)
Hội tụ mạng là một xu hướng quan trọng đối với một nhà khai thác mạng cố định và di động. Để làm được điều này, chúng em đề xuất việc phát triển mạng cố định và mạng di động một cách đồng thời. Mục tiêu cuối cùng là hai mạng có thể hoạt động liên thông cả về truyền tải cũng như dịch vụ dựa trên kiến trúc chuẩn IMS.
Chương 6: DEMO 6.1 Mô hình mô phỏng NGN
Trong chương này, chúng em thực hiện một mô hình mạng NGN hoàn chỉnh từ lớp ứng dụng đến lớp truy cập. Toàn bộ phần mô phỏng sử dụng theo IP và tên gọi theo mô hình như sau:
Hình 6.1: Mô hình mô phỏng mạng NGN
Với mô hình này, người dùng có thể thực hiện thoại, thoại hình ảnh, chat, truyền dữ liệu hay xem IPTV-VoD khi kết nối với mạng lõi IMS. Lớp ứng dụng sẽ là một máy tính sử dụng hệ điều hành Ubuntu 8.10 đóng vai trò là một AS tích hợp IPTV-VoD. Lớp điều khiển được mô phỏng trên một máy tính khác sử dụng hệ điều hành Ubuntu 8.10. Lớp truyền tải sử dụng máy tính thứ ba, mô phỏng mạng lõi MPLS trên phần mềm GNS3. Cuối cùng, lớp truy nhập, một hoặc nhiều máy client sử dụng softphone hổ trợ IMS. Như vậy, phần demo có thể mô phỏng một giao dịch thật sự gần giống trong thực tế.
6.2 Lớp ứng dụng mô phỏng IPTV 6.2.1 Giới thiệu
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 nói trên - Tripple Play mà điển hình là dịch vụ IPTV), các công nghệ mạng và các thiết bị đầu cuối. Đặc biệt, trên nền tảng IMS, yếu tố di động và truy nhập không dây trở nên khả thi, càng tạo điều kiện cho IPTV phát triển thành một trong những dạng dịch vụ Quad-Play.
Nhiều nhà cung cấp dịch vụ đã bắt đầu triển khai các dịch vụ triple play trên DSL, trong đó IPTV là một thành phần dịch vụ quan trọng. Tuy nhiên mỗi dịch vụ trong nhóm dịch vụ triple play này (như IPTV, VoIP) lại có cơ cấu điều khiển dịch vụ, các hệ thống hỗ trợ tính cước và điều hành riêng của nó, điều này làm tăng sự phức tạp của toàn thể kiến trúc dịch vụ triple play. Hơn nữa, các nhà cung cấp dịch vụ cần phải phân biệt dịch vụ của mình với các nhà cung cấp dịch vụ khác có cùng nhóm dịch vụ. Vì thế việc nghiên cứu về các nền tảng tương tác dịch vụ IPTV và IMS đã ra đời nhằm làm giảm độ phức tạp của mạng và mô hình kiến trúc của IPTV. Kiến trúc IPTV trên nền IMS có thể cung cấp các dịch vụ IPTV được điều khiển và xử lý bởi IMS và có thể chuyển tiếp độc lập các dịch vụ IPTV với mạng truyền tải IP bên dưới.
6.2.2 Cách cấu hình IPTV trên IMS
Trong chương trình mô phỏng này máy Application Server và Media Streaming server được cài trên hai máy riêng biệt nhưng đều sử dụng hệ điều hành Fedora core 9. Qua quá trình thử nghiệm một số hệ điều hành nguồn mở khác, chúng em nhận thấy Fedora là phiên bản hoạt động ổn định, hổ trợ nhiều dịch vụ, rất thích hợp cho việc triển khai các ứng dụng mới về sau.
Bước 1: UE gởi bản tin yêu cầu INVITE chứa tên dịch vụ cần sử dụng đến P-
CSCF
Bước 2: P-CSCF chuyển tiếp bản tin yêu cầu qua lớp điều khiển đến AS sau khi
chứng thực được người dùng.
Bước 3: AS kiểm tra yêu cầu để xác định kênh mà UE yêu cầu và kiểm tra trong
cơ sở dữ liệu xem có khả năng đáp ứng hay không. Nếu đáp ứng được, AS gởi đáp ứng 200 OK chứa địa chỉ của Media Server chứa kênh mà UE yêu cầu.
Bước 4: UE gởi bản tin gởi yêu cầu bằng giao thức RTSP đến Media Server chứa
kênh muốn yêu cầu.
Bước 5: Luồng truyền thông RTP sẽ truyền qua lại giữa UE và Media Server khi
UE sử dụng dịch vụ.
Các bước cấu hình IPTV như sau:
Hình 6.2: Mô hình IPTV
Cài đặt các gói phụ thuộc: libosip2-3.2.0.tar.gz libeXosip2-3.2.0.tar.gz
Sửa thông tin trong .bash để dịch vụ khởi động cùng hệ thống: LIBDIR=/usr/local/lib
LD_LIBRARY_PATH=$LIBDIR:/usr/lib export LD_LIBRARY_PATH
Tải về và cài đặt gói UCTIPTV_ADVANCED bằng lệnh make tại: https://developer.berlios.de/project/showfiles.php?group_id=7844
Chình sửa tập tin key-value-file để ánh xạ tên kênh mà UE yêu cầu đến Media Server thích hợp. Tập tin này có thể nằm ở đường dẫn /usr/share/iptv khi cài trực tiếp từ internet hoặc nằm tại thư mục cài đặt nếu cài bằng gói. Chỉnh file có nội dung như sau:
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?> <key-value_pairs> <key-value_pair> <key>channel1</key> value>rtsp://media_server_address.domain:8000/requested_chann el</value> </key-value_pair> </key-value_pairs>
Trong đó, media_server_address.domain là địa chỉ Media Server. Trong mô hình này là 192.168.1.201 hay iptv.ims.vn.
Chạy AS: dùng key-value-file vừa tạo ở bước trên bằng lệnh: #./uctiptv_as key_value_file
Bước 2: Cấu hình Media Server
Darwin Streaming Server (DSS) là một sản phẩm của hãng Apple dùng để phân phối các nội dung đa phương tiện. Đây là một phần mềm miễn phí, có cả phiên bản chạy trên Windows và Linux. Bản mới nhất hiện nay là 6.0.3. Với bản này, quá trình cấu hình có phức tạp hơn. Trong bài mô phỏng này sử dụng bản 5.5.5 được xem là chạy ổn định nhất.
Tải DSS tại: http://dss.macosforge.org/
Tạo nhóm qtss và người dùng qtss thuộc nhóm qtss có mật khẩu là 123. Đây là người dùng mặc định được yêu cầu để cài đặt DSS. Sau khi cài đặt thành công, chúng ta có thể gán quyền quản lý cho người dùng khác.
# groupadd qtss # useradd –g qtss qtss
# passwd qtss
Cài đặt DSS: di chuyển đến đường dẫn chứa DSS tải về Giải nén: # tar -xzvf DarwinStreamingSrvr5.5.5-Linux.tar.gz Cài đặt: #./Install Chạy DSS: # /usr/local/sbin/streamingadminserver.pl
Tập tin cấu hình: /etc/streaming/streamingadminserver.conf
Khi mở tập tin này, ta sẽ thấy port mặc định để UE kết nối vào DSS là 554, 7070, 8000, 8001. Ta có thể thay đổi port mặc định này.
Kiểm tra xem port 1220, port điều khiển DSS, đã hoạt động chưa # netstat -an | grep 1220
Đường dẫn chứa các tập tin nhạc, phim mặc định: /usr/local/movies
Ta có thể truy nhập và cấu hình DSS thông qua giao diện web: http://192.168.1.201:1220 với user là qtss, password là 123.
Sau khi thực hiện các bước cấu hình cơ bản ban đầu, ta được giao diện như sau:
Hình 6.3: Giao diện web của DSS
Với giao diện này, ta có thể tắt hoặc mở DSS bằng nút Disable Server, có được một số thông tin cơ bản như IP 192.168.1.201, phiên bản DSS, lưu lượng media. Ngoài ra, còn có các tiện ích rất hữu dụng cho người quản lý:
Connected Users: cho biết thông tin các kết nối đến DSS tại thời điểm đó. Thông tin bao gồm: IP của UE, bit Rate, dung lượng truyền, tỉ lệ mất gói, thời gian kết nối và kết nối đến tài nguyên nào.
General Settings: các thiết lập cơ bản gồm: mật khẩu, nơi chứa tài nguyên, số kết nối tối đa cho phép, băng thông tối đa cho phép, phương pháp chứng thực,
Port Settings: cho phép kết nối đến IPTV Server qua port 80
Relay Settings: định nghĩa các máy Server khác có thể làm điểm trung gian để chuyển tiếp nội dung đa phương tiện
Log Settings: chứa các ghi nhận sự kiện của DSS, phục vụ đắc lực cho người quản lý.
Playlists: định nghĩa các kênh cho người dùng sử dụng.
Bước 3: Cấu hình HSS chuyển các yêu cầu sử dụng IPTV đến AS
Sau khi hoàn tất các bước trên, trên phân hệ IMS sẽ chuyển các yêu cầu có dạng @iptv.ims.vn sang máy chủ ứng dụng. Máy AS đã mở port 8010 lắng nghe và chờ kết nối. Khi có yêu cầu từ client, AS sẽ tra trong tập tin key_value_file và gởi lại đáp ứng địa chỉ của Media Server. Khi đó, client sẽ sử dụng trực tiếp từ Media Server qua giao thức RTSP và RTP bằng port: 554, 7070, 8000.
6.3 Lớp điều khiển 6.3.1 Giới thiệu
Open IMS Core là một dự án mã nguồn mở của viện FOKUS của Đức bao gồm:
Call Session Control Functions (CSCFs).
Home Subscriber Server (HSS) tuy nhiên ở dạng thu gọn và được gọi là FHoSS.
6.3.2 Cách xây dựng ims core
Bước 1: cài đặt các phần mềm cần thiết từ source code
Tạo thư mục chứa các file cài đặt #mkdir /opt/OpenIMSCore #cd /opt/OpenIMSCore #mkdir FHoSS
#mkdir ser_ims
Tải source code
#apt-get install subversion
#svn checkout http://svn.berlios.de/svnroot/repos/ OpenIMSCore /FHoSS/trunk FHoSS
#svn checkout http://svn.berlios.de/svnroot/repos/ OpenIMSCore /ser_ims/trunk ser_ims
#apt-get install sun-java6-jdk mysql-server libmysqlclient15-dev libxml2-dev bind9 antflexbison
# cd FHoSS
# ant compile deploy # cd ..
# cd ser_ims
# make install-libs all # cd ..
Bước 2: chỉnh sửa file cơ sở dữ liệu
#vi /opt/OpenIMSCore/ser_ims/cfg/icscf.sql Thay đổi open-ims.test thành ims.vn
Thêm 2 users:
grant delete,insert,select,update on icscf.* to icscf@192.168.1.200 identified by 'heslo';
grant delete,insert,select,update on icscf.* to provisioning@192.168.1.200 identified by 'provi';
#vi /opt/OpenIMSCore/FHoSS/scripts/hss_db.sql Thêm user:
grant delete,insert,select,update on hss_db.* to hss@192.168.1.200 identified by 'hss';
#vi /opt/OpenIMSCore/FHoSS/scripts/userdata.sql Thay đổi open-ims.test thành ims.vn
Copy file cấu hình: #cp ser_ims/cfg/*.cfg #cp ser_ims/cfg/*.xml #cp ser_ims/cfg/*.sh
Chạy lệnh sau để thay đổi thông tin về domain và ip
./configurator.sh pcscf.cfg icscf.cfg icscf.xml scscf.cfg scscf.xml ser_ims/cfg/icscf.sql FHoSS/deploy/DiameterPeerHSS.xml FHoSS/deploy/hss.properties
FHoSS/scripts/hss_db.sql FHoSS/scripts/userdata.sql Domain name: ims.vn
IP Address: 192.168.1.200
File to changeFile to change ["all" for everything, "exit" to quit]: all changing
Bước 4: thiết lập cơ sở dữ liệu
Tạo một account root pass 123 #mysqladmin -u root password 123
Tạo cơ sở dữ liệu: #cd /opt/OpenIMSCore
#mysql –uroot –p< ser_ims/cfg/icscf.sql #mysql –uroot –p< FHoSS/scripts/hssdb.sql #mysql –uroot –p< FHoSS/scripts/userdata.sql
Bước 5: thay đổi cấu hình cho FHoSS
Vào đường dẫn: /opt/OpenIMSCore/FHoSS/deploy/* Thay đổi các thông tin:
Domain name: chuyển open-ims.test bằng ims.vn IP: chuyển 127.0.0.1 thành 192.168.1.200
Cấu hình tập tin resolv.conf để thiết lặp máy ims core làm DNS Vào đường dẫn /etc/resolv.conf, thêm dòng sau:
nameserver 192.168.1.200
Khởi động lại dịch vụ: #/etc/init.d/bind9 restart
Bước 6: Khởi động IMS
#cd /opt/OpenIMSCore
Start pcscf #./pcscf.sh
Hình 6.8: Giao diện hoạt động của P-CSCF
Start icscf #./icscf.sh
Listen port: 192.168.1.200:5060
Hình 6.9: Giao diện hoạt động của I-CSCF
Start scscf #./scscf.sh
Hình 6.10: Giao diện hoạt động của S-CSCF
Start FHoSS #./fohss.sh
Listen port: 192.168.1.200:3868
Listen port for Diameter Cx from ICSCF: 192.168.1.200:3869 Listen port for Diameter Cx from SCSCF: 192.168.1.200:3870 Listen port for Tomcat webserver: 192.168.1.200:8090
Hình 6.11: Giao diện hoạt động của HSS
Lệnh kiểm tra port:
netstat -an | grep 4060 netstat -an | grep 5060 netstat -an | grep 6060 netstat -an | grep 3868 netstat -an | grep 3869 netstat -an | grep 3870 netstat -an | grep 8090
6.4 lớp truy nhập 6.4.1 giới thiệu
Client chính là UE đã đề cập ở phần trên. Hiện nay có rất nhiều phần mềm có chức năng thực hiện các yêu cầu dịch vụ cho UE như: Mercuro Client, UCT Client và OpenIC_Lite, IMS Communicator, Counterpath X-lite…. Trong phần demo này, chúng em dùng phần mềm UCT IMS Client để kết nối với IMS core. UCT IMS client hỗ trợ các tính năng như: Instant Message Audio Call Video Call XCAP/XDMS support QoS options
Preference and Codec options
Buddy list with Presence support
AKA, MD5 authentication
IPTV support for IPTV server
PDP and PEP functionality with the Open Source IMS Core
6.4.2 cài đặt utc client
Cài các gói phụ thuộc:
libosip2 (3.0.3 with version 1.0.10 and 2.2.3 earlier versions) libexosip2 (3.0.3 with version 1.0.10 and 2.2.3 earlier versions) libgtk2-0 libxml2 libcurl3 libgstreamer0.10-0 libgstreamer-plugins-base0.10 libvlc0 vlc
Cài UCT IMS client từ gói .deb dpkg -i uctimsclient1.0.12.deb
Cấu hình UCT IMS Client:
Sau khi cấu hình thành công IMS, hệ thống đã tạo sẵn hai người dùng có tên là Bob@ims.vn và Alice@ims.vn. Do đó, ngay sau khi cài đặt, ta có thể sử dụng ngay chính người dùng tên Bob và Alice để thực hiện dịch vụ như: đăng ký, xóa đăng ký, gọi, xem iptv ( channel 1, 2, 3),…
Hình 6.13: Giao diện của trình Option và IPtv trong UCT IMS client.
Nếu có người dùng mới, ở đây ta cấu hình một người dùng tên tinh, có khóa nhận dạng người dùng chung là tinh@ims.vn, ta tiến hành như sau:
Vào Options/Preferences:
Hình 6.15: Giao diện cấu hình Preferences: tab Media và XDMS
Tab Profile cho phép cấu hình: các dịch vụ, tinh năng của từng người dùng
Tab IMS: cấu hình các thông số chứng thực và tên miền
Tab Media: cấu hình địa chỉ IPTV Server và các thông số truyền thông đa phương tiện.