Luận văn Nghiên cứu cấu trúc ims trong mạng thông tin di động

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ -----O0O----- LÊ NAM THẮNG NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC IMS TRONG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG LUẬN VĂN THẠC SĨ Hà nội, tháng 12 - 2009 Trang-2- ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ -----O0O----- LÊ NAM THẮNG NGHIÊN CỨU CẤU TRÚC IMS TRONG MẠNG THÔNG TIN DI ĐỘNG Ngành: Công nghệ Điện tử-Viễn thông Chuyên ngành : Kỹ thuật Điện tử Mã số : 60 52 70 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS -Tiến sĩ Nguyễn Viết Kính Hà nội, tháng 12 – 2009 LỜI CAM ĐOAN Trang-3- Tôi xin cam đoan luận văn này là kết quả do bản thân tự sưu tầm, nghiên cứu từ các tài liệu có được và tài liệu trên mạng Internet, dưới sự hướng dẫn của thày giáo PGS-TS Nguyễn Viết Kính. Nếu có gì sai sót, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm. Hà Nội, tháng 12 năm 2009 Người viết cam đoan LÊ NAM THẮNG LỜI CẢM ƠN Trang-4- Trước tiên, tôi muốn nói lời cảm ơn sâu sắc đến PGS-TS Nguyễn Viết Kính - người thầy đã tận tình hướng dẫn, gợi mở cho tôi hướng kiến thức để hoàn thành luận văn thạc sĩ này. Cảm ơn những lời nhận xét quý giá và những tình cảm ấm áp mà thầy đã dành cho tôi. Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô giáo , Lãnh dạo và chuyên viên Khoa Điện tử viễn thông, Phòng Sau Đại học - Trường Đại học Công nghệ - Đại học Quốc gia Hà Nội đã giúp đỡ tôi trong quá trình học tập và thực hiện luận văn. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, bè bạn và những người đã có nhiều động viên, khuyến khích tôi trong quá trình học tập. Cuối cùng tôi muốn gửi lời cảm ơn tới tất cả những người đã hỗ trợ, giúp đỡ tôi trong quá trình hoàn thành luận văn thạc sĩ này. Hà Nội, tháng 12 năm 2009 LÊ NAM THẮNG MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................................2 Trang-5- LỜI CẢM ƠN.............................................................................................................3 MỤC LỤC ..................................................................................................................4 BẢNG THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT ...............................................................7 DANH MỤC CÁC BẢNG........................................................................................14 DANH MỤC CÁC HÌNH MINH HỌA...................................................................15 MỞ ĐẦU...................................................................................................................17 Chương 1. VỊ TRÍ,VAI TRÒ CỦA IMS TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG CHO NGN. ......................................................................18 Giới thiệu chung. ...........................................................................................................................18 1.1. NGUỒN GỐC KHÁI NIỆM IMS ....................................................................................19 1.1.1 Từ GSM tới 3GPP Release 7..........................................................................................................20 1.1.2. Cấu trúc cơ bản IMS được định nghĩa trong Release 5 của 3GPP ...................................................21 1.1.3 Các vấn đề liên quan đến mã hóa và dịch vụ hội thoại ......................................................................22 1.2 VỊ TRÍ- VAI TRÒ IMS TRONG THÔNG TIN DI ĐỘNG THẾ HỆ MỚI..........................23 1.2.1 Cấu trúc chức năng của mạng NGN di động....................................................................................23 1.2.2 Các chức năng cơ bản của IMS trong hệ thống NGN di động ..........................................................24 1.3 CẤU TRÚC IMS THEO TIÊU CHUẨN 3GPP....................................................................26 1.3.1 Kết nối IP ........................................................................................................................................26 1.3.1.1 Vấn đề chất lượng dịch vụ đối với các dịch vụ đa phương tiện IP............................................................ 27 1.3.1.2 Điều khiển chính sách IP bảo đảm sử dụng đúng các tài nguyên. ............................................................ 27 1.3.1.3 An toàn thông tin ................................................................................................................................... 27 1.3.1.4 Tính cước .............................................................................................................................................. 28 1.3.1.5 Hỗ trợ chuyển vùng ............................................................................................................................... 28 1.3.1.6 Phối hợp hoạt động với các mạng khác................................................................................................... 28 1.3.1.7 Mô hình điều khiển dịch vụ.................................................................................................................... 29 1.3.1.8 Cấu trúc phân lớp .................................................................................................................................. 29 1.3.2 Mô tả mối quan hệ các thực thể và các chức năng trong IMS...........................................................29 1.3.2.1 Các thực thể thực hiện chức năng điều khiển phiên cuộc gọi (CSCF) ....................................................... 30 1.3.2.2 Cơ sở dữ liệu .......................................................................................................................................... 30 Các chức năng dịch vụ ....................................................................................................................................... 31 1.3.2.3 Các chức năng hoạt động liên mạng ........................................................................................................ 32 1.3.3 Các điểm tham chiếu IMS................................................................................................................33 1.3.3.1 Điểm tham chiếu Gm (Điểm tham chiếu giữa một P- CSCF với UE) ...................................................... 34 1.3.3.2 Điểm tham chiếu Mw (giữa một CSCF với một CSCF khác) .................................................................. 34 1.3.3.3 Điểm tham chiếu điều khiển dịch vụ IMS (ISC) ..................................................................................... 34 1.3.3.4 Điểm tham chiếu Cx .............................................................................................................................. 35 Trang-6- 1.3.3.5 Điểm tham chiếu Dx.............................................................................................................................. 35 1.3.3.6 Điểm tham chiếu Sh............................................................................................................................... 35 1.3.3.7 Điểm tham chiếu Si ............................................................................................................................... 36 1.3.3.8 Điểm tham chiếu Dh ............................................................................................................................ 36 1.3.3.9 Điểm tham chiếu Mm ............................................................................................................................ 36 1.3.3.10 Điểm tham chiếu Mg ........................................................................................................................... 36 1.3.3.11 Điểm tham chiếu Mi ............................................................................................................................ 37 1.3.3.12 Điểm tham chiếu Mj ............................................................................................................................ 37 1.3.3.13 Điểm tham chiếu Mk ........................................................................................................................... 37 1.3.3.14 Điểm tham chiếu Mn ........................................................................................................................... 37 1.3.3.15 Điểm tham chiếu Ut............................................................................................................................. 37 1.3.3.16 Điểm tham chiếu Mr ............................................................................................................................ 38 1.3.3.17 Điểm tham chiếu Mp ........................................................................................................................... 38 1.3.3.18 Điểm tham chiếu Go............................................................................................................................ 38 1.3.3.10 Điểm tham chiếu Gq ............................................................................................................................ 38 Chương 2. MỘT SỐ CHỨC NĂNG IMS TRONG HỆ THỐNG THÔNG TIN DI ĐỘNG...........................................................................................40 2.1 ĐĂNG KÝ, NHẬN THỰC VÀ TÍNH CƯỚC (AAA) TRONG IMS ....................................40 2.1.1 Đăng ký .........................................................................................................................................40 2.1.2. Nhận thực ......................................................................................................................................43 2.2 BẢO MẬT TRONG IMS....................................................................................................46 2.2.1 Bảo mật cho sự truy nhập...............................................................................................................46 2.2.2 Bảo mật mạng................................................................................................................................47 2.2.3 Một số khái niệm chi tiết liên quan đến bảo mật ..........................................................................48 2.3 QUẢN LÝ PHIÊN TRUYỀN DẪN TRONG IMS...........................................................49 2.4.1 Quản lý phiên truyền dẫn .................................................................................................................49 2.4.2 Các nhận dạng chủ gọi và bị gọi..................................................................................................51 2.4.3 Định tuyến..................................................................................................................................52 2.4.4 Nén thông tin..............................................................................................................................55 2.4.5 Dàn xếp phương tiện truyền thông ..............................................................................................56 2.4.6 Dự trữ tài nguyên – Resource Reservation ..................................................................................57 2.4.7 Điều khiển phương tiện truyền thông ..........................................................................................59 2.4.8 Sự trao đổi thông tin liên quan đến tính cước cho phiên...............................................................59 2.4.9 Ví dụ một số trường hợp Đối với tính cước offline ...........................................................................60 2.4.10 Giải phóng phiên ..........................................................................................................................61 Chương 3: CÁC DỊCH VỤ TRIỂN KHAI TRÊN NỀN IMS ................................63 3.1 CHẤT LƯỢNG DỊCH VỤ TRONG IMS........................................................................63 3.1.1 Giới thiệu .......................................................................................................................................63 3.1.2 Reservation của các đầu cuối ..........................................................................................................64 3.1.3 Sự trao quyền bởi Mạng..............................................................................................................65 3.1.4 QoS trong mạng..........................................................................................................................66 Trang-7- 3.2 DỊCH VỤ HIỂN THỊ ........................................................................................................66 3.2.1 Cấu trúc hệ thống liên quan đến dịch vụ hiển thị trong IMS.........................................................66 3.2.2 Sự đăng ký Watcher....................................................................................................................67 3.2.3 Sự công bố hiển thị .....................................................................................................................69 3.3 DỊCH VỤ NHẮN TIN.......................................................................................................70 3.3.1 Nhắn tin tức thời Pager-mode trong IMS.....................................................................................70 3.3.2 Nhắn tin tức thời Session-base trong IMS ...................................................................................71 3.4 Dịch vụ Push to talk..........................................................................................................77 3.4.1 URI-list Services (Danh sách dịch vụ URI) .................................................................................77 3.4.2 Multiple REFER.........................................................................................................................79 3.5 CẤU TRÚC MẠNG DỊCH VỤ TRONG POC IMS. ( POC: Push to talk over the Cellular service-Dịch vụ đàm thoại trên Cell) ..............................................................................................80 3.5.1 Khái Quát. ..................................................................................................................................80 3.5.2 Sự đăng ký PoC ..........................................................................................................................81 3.5.3 Các vai trò của PoC Server .........................................................................................................81 3.5.4 Các loại phiên PoC .....................................................................................................................83 3.6 DỊCH VỤ HỘI NGHỊ .......................................................................................................89 3.6.1 Cấu trúc......................................................................................................................................89 3.6.2 Trạng thái hội nghị .....................................................................................................................90 3.6.3 Ví dụ ..........................................................................................................................................90 3.7 DỊCH VỤ QUẢN LÝ NHÓM.......................................................................................93 3.7.1 Khái niệm Dịch vụ Quản lý nhóm...............................................................................................93 3.7.2 Resource List (Danh sách tài nguyên) .........................................................................................94 3.7.3 Quản lý tài liệu XML PoC ..........................................................................................................95 Chương 4: SẢN PHẨM, THIẾT BỊ VÀ GIẢI PHÁP IMS DI ĐỘNG CỦA MỘT SỐ HÃNG TRÊN THẾ GIỚI. .............................................................97 4.1 HÃNG HUAWEI..............................................................................................97 4.1.1 Giải pháp.........................................................................................................................................97 4.1.2 Thiết bị .......................................................................................................................................99 4.1.3 Dịch vụ.....................................................................................................................................101 4.2 HÃNG ERICSSON. ........................................................................................................105 4.2.1 Giải pháp ..................................................................................................................................105 4.2.2 Thiết bị .....................................................................................................................................107 4.2.3 Dịch vụ.....................................................................................................................................108 4.3 HÃNG ALCATEL – LUCENT ......................................................................................110 4.3.1 Giải pháp ..................................................................................................................................110 4.3.2 Thiết bị .....................................................................................................................................112 4.3.3 Dịch vụ.....................................................................................................................................114 Trang-8- 4.3.3.1 Dịch vụ hiển thị và quản lý danh sách liên lạc............................................................................... 114 4.3.3.2 Giới thiệu..................................................................................................................................... 114 4.3.3.3 Mô hình số liệu hiển thị (Presence Data Model) ............................................................................ 115 4.3.3.4 Dịch vụ Push to Talk/View/Share ................................................................................................. 115 4.3.3.5 Dịch vụ nhắn tin tức thời .............................................................................................................. 116 4.4 NHẬN XÉT, SO SÁNH VỀ GIẢI PHÁP CỦA CÁC HÃNG........................................117 4.5 PHÂN TÍCH HIỆN TRẠNG MẠNG DI ĐỘNG CỦA VNPT VÀ CÁC KHUYẾN NGHỊ. ...............................................................................................................117 TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................................122 BẢNG THUẬT NGỮ VÀ TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt 3GPP 3rd Generation Partnership Project Dự án hợp tác về mạng viễn thông thế hệ thứ 3 A Trang-9- AAA Authentication, Authorization and Accounting Nhận thực, trao quyền và thanh toán AAL ATM Adaptation Layer Lớp thích ứng ATM ACA Accounting Answer Trả lời việc thanh toán ACL Access Control List Danh sách điều khiển truy nhập ACP Subsciption Authorization Policy Chính sách trao quyền thuê bao ACR Accounting Request Yêu cầu thanh toán ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số bất đối xứng AKA Authentication and Key Agreement Sự nhận thực và thoả thuận khoá nhận thực API Application Programming Interface Giao diện lập trình ứng dụng ARPU Average Revenue Per Unit / User Lợi nhuận trung bình trên một thuê bao AS Application Server Máy chủ ứng dụng ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền dẫn bất đối xứng AUC Authentication Centre Trung tâm nhận thực AUTN Authentication token Thẻ nhận thực AV Authentication Vector Vector nhận thực AVP Audio Video Profile B BCF Bearer Charging Function Chức năng tính cước Bearer BGCF Breakout Gateway Control Function Chức năng điều khiển cổng v