HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
KHOA VIỄN THÔNG I
o0o
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
ĐỀ TÀI
TÌM HIỂU, ĐÁNH GIÁ VÀ PHÂN TÍCH PHƯƠNG
HƯỚNG TRIỂN KHAI MÔ HÌNH IMS
Sinh viên:
Lớp:
GVHD:
Lê Thị Thùy Linh
Đ2004VT1
TS. Đặng Đình Trang
TS. Lê Nhật Thăng
Hà Nội 10-2008

Học viện công nghệ Bưu chính Viễn thông
Khoa Viễn thông I
o0o
Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
o0o
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Họ và tên: Lê Thị Thùy Linh
Lớp: Đ2004VT1
Khoá: 2004-2008
Tên đề tài:
Tìm hiểu, đánh giá và phân tích phương hướng triển khai
mô hình IMS
Nội dung đồ án:
 Giới thiệu khái quát về mô hình phân hệ IMS của các tổ chức viễn thông

để trở thành kỹ sư tương lai.
Điểm: (Bằng chữ: )
Ngày tháng năm 2008
Giáo viên hướng dẫn

TS. Đặng Đình Trang
ii

Nhận xét của giáo viên phản biện:
Điểm: (Bằng chữ: )
Ngày tháng năm 2008
Giáo viên phản biện
iii
Đồ án tốt nghiệp Mục lục

Mục lục
Mục lục 1
Danh mục hình vẽ 4
Thuật ngữ viết tắt 6
Lời nói đầu 12
Chương I: Giới thiệu về IMS 14
1.1 Lịch sử phát triển 14
1.1.1 Lịch sử phát triển mạng viễn thông và xu hướng hiện tại 14
1.1.2 Định nghĩa về IMS của 3GPP 16
1.2 Mô hình kiến trúc mạng lõi IMS 17
1.2.1 Mô hình IMS của 3GPP 17
1.2.2 Mô hình IMS của tổ chức TISPAN 21
1.2.3 Mô hình IMS của ITU-T 23
1.2.4 Nhận xét về ba mô hình trên 24
1.3 Một số dịch vụ điển hình 25

3.1 Khái niệm Softswitch 56
3.2 So sánh Softswitch và IMS trong quá trình xây dựng NGN 57
3.2 So sánh Softswitch và IMS trong quá trình xây dựng NGN 57
3.2.1 Những ưu điểm của IMS 57
3.2.2 Sự khác biệt về cấu trúc mạng NGN khi xây dựng bằng Softswitch và khi
xây dựng bằng IMS 59
3.2.3 So sánh Softswitch và IMS 61
3.2.4 Quá trình xử lý cuộc gọi 62
3.3 Khả năng chuyển đổi từ Softswitch lên IMS 68
3.3 Khả năng chuyển đổi từ Softswitch lên IMS 68
3.4 Giải pháp xây dựng mạng NGN-IMS cho Việt Nam 72
3.4 Giải pháp xây dựng mạng NGN-IMS cho Việt Nam 72
3.4.1 Hiện trạng mạng NGN Việt Nam hiện nay 72
3.4.1 Hiện trạng mạng NGN Việt Nam hiện nay 72
3.4.2 Giải pháp xây dựng mạng NGN 76
3.4.2 Giải pháp xây dựng mạng NGN 76
3.4.3 Những thuận lợi và khó khăn khi triển khai IMS 86
3.4.3 Những thuận lợi và khó khăn khi triển khai IMS 86
3.5 Kết luận chương III 87
3.5 Kết luận chương III 87
Chương IV: Giới thiệu về hệ thống mã nguồn mở Open IMS Playground88
4.1 Tổng quan về hệ thống 88
Lê Thị Thùy Linh – Đ04VT1
2
Đồ án tốt nghiệp Mục lục

4.1 Tổng quan về hệ thống 88
4.1.1 Giới thiệu về Open IMS Playground 88
4.1.1 Giới thiệu về Open IMS Playground 88
4.1.2 Các thành phần của Open IMS Playground 89

Hình 3.1: Các thành phần chính của Softswitch trong NGN (trái); 59
Mô hình cấu trúc của Softswitch (phải) 59
Hình 3.2: Kiến trúc của IMS 60
Hình 3.3: Mô hình thiết lập cuộc gọi trong Softswitch 63
Hình 3.4: Lưu đồ xử lý cuộc gọi trong chuyển mạch mềm 64
Hình 3.5: Mô hình cuộc gọi trong IMS 66
Hình 3.6: Lưu đồ xử lý cuộc gọi trong phân hệ IMS 67
Hình 3.7: Giai đoạn phát triển từ Softswitch lên IMS 69
Hình 3.8: Mô hình chuyển đổi từ Softswitch lên IMS của Huawei 70
Hình 3.9: Quá trình chuyển đổi từ Softswitch lên IMS 71
Hình 3.10: Mô hình mạng NGN pha 2 của VNPT 73
Hình 3.10: Mô hình IMS mục tiêu của VNPT 77
Lê Thị Thùy Linh – Đ04VT1
4
Đồ án tốt nghiệp Danh mục hình vẽ
Hình 3.11: Mô hình kinh doanh dịch vụ trong mạng NGN của VNPT 81
Hình 3.12: Các hệ thống tính cước được đề xuất 86
Hình 4.1: Mối quan hệ giữa IMS và NGN theo FOKUS 88
Hình 4.2: Kiến trúc của Open IMS Playground 89
Hình 4.3: Proxy – CSCF 91
Hình 4.4: Home Subscriber Server 92
Hình 4.5: Open IMS Client 93
Hình 4.6: Giao diện cấu hình client 101
Hình 4.7: Giao diện đăng ký client 103
Hình 4.8: Quá trình đăng ký client 104
Hình 4.9: Giao diện thiết lập cuộc gọi 106
Hình 4.10: Quá trình thiết lập cuộc gọi 107
Hình 4.11: Giao diện chat của hai client 109

Lê Thị Thùy Linh – Đ04VT1

ATM Asynchronous Transfer Mode Phương thức truyền dẫn không
đồng bộ
BGCF Border Gateway Control
Function
Chức năng điều khiển cổng biên
BGF Border Gateway Cổng biên
B-ISDN Broadband ISDN Mạng ISDN băng rộng
BRAS Broadband Remote Access
Server
Server truy nhập từ xa băng rộng
CDR
Call Detail Record Bản ghi chi tiết cuộc gọi
Charging Data Record Bản ghi dữ liệu tính cước
CDMA Code Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo mã
CLF Connectivity session Location a
nd repository Function
Vị trí phiên liên kết và kho chức
năng
CPCP
Conference Policy Control
Protocol
Giao thức điều khiển chính sách
hội nghị
CSCF Call Session Control Function Chức năng điều khiển phiên cuộc
Lê Thị Thùy Linh – Đ04VT1
6
Đồ án tốt nghiệp Thuật ngữ viết tắt
gọi
CS Circuit Switch Chuyển mạch kênh
CSC Call Session Controller Bộ điều khiển phiên cuộc gọi

ID Identifier Nhận dạng
IETF Internet Engineering Task Force Nhóm làm việc liên quan đến các
giao thức Internet
IFS Intergrated Feature Server Máy chủ tích hợp các đặc tính
IMS IP Multimedia Subsystem Phân hệ đa phương tiện IP
IN Intelligent Network Mạng thông minh
IP Internet Protocol Giao thức mạng Internet
ISDN Integrated Services Digital Mạng số đa dịch vụ tích hợp
Lê Thị Thùy Linh – Đ04VT1
7
Đồ án tốt nghiệp Thuật ngữ viết tắt
Network
ISUP ISDN User Part Phần người dùng ISDN
ITU-T International
Telecommunication Union –
Telecommunication
Standardization Bureau
Tiểu ban chuẩn hóa viễn thông
trong Liên minh viễn thông thế
giới
IWF InterWorking Function Chức năng tương tác
LAN Local Area Network Mạng cục bộ
LIA Location-Info-Answer Trả lời – thông tin vị trí
LIR Location-Info-Request Yêu cầu thông tin vị trí
LSM Lucent Session Manager Bộ quản lý phiên Lucent
MAN Metropolitan Access Network Mạng truy nhập đô thị
MED Mediator Thiết bị trung gian
MG Media Gateway Cổng phương tiện
MGC Media Gateway Controller Bộ điều khiển cổng phương tiện
MGF Media Gateway Function Chức năng cổng phương tiện

Đồ án tốt nghiệp Thuật ngữ viết tắt
MSC Mobile Services switching
Center
Trung tâm chuyển mạch dịch vụ di
động.
NACF Network Access Configuration
Function
Chức năng cấu hình truy nhập
mạng
NASS Network Attachment Subsystem Phân hệ gán mạng
NAT Network Address Translator Bộ biên dịch địa chỉ mạng
NGN Next Generation Network Mạng thế hệ mới
OADM Optic Add/Drop Multiplexer Bộ xen/rẽ quang
OCG Operator Charging Gateway Cổng điều hành tính cước
OMA Open Mobile Alliance Liên minh di động mở
OSA Open Services Architecture Kiến trúc các dịch vụ mở
PA Presencer Agent Tác nhân hiển thị
PBX Private Branch Exchange Tổng đài nhánh cá nhân
P-CSCF Proxy CSCF CSCF thể quyền
PDF Policy Decision Function Chức năng quyết định chính sách
PEA Presencer External Agent Tác nhân hiển thị mở rộng
PEF Policy Enforcement Function Chức năng bắt buộc chính sách
PEP Policy Enforcement Point Điểm bắt buộc chính sách
PES PSTN Emulation Server Server mô phỏng PSTN
PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động mặt đất công cộng
PNA Presencer Network Agent Tác nhân mạng hiển thị
PoC Push to Talk
POTS Plain Old Telephone System Hệ thống điện thoại truyền thống
PRACK Provisional Response
ACKnowledgement

SIPSEE SIP Servlet Excution
Environment
Môi trường thực hiện servlet SIP
SLA Service Level Aggrement Thỏa thuận mức dịch vụ
SLF Subscriber Locate Function Chức năng định vị thuê bao
SMS Short Messaging Service Dịch vụ nhắn tin ngắn
STM Synchronous Transport Module Module truyền dẫn đồng bộ
TBCP Talk Burst Control Protocol Giao thức điều khiển burst thoại
TDM Time Division Multiplex Ghép kênh phân chia theo thời
gian
TDMA Time Division Multiple Access Đa truy nhập phân chia theo thời
gian
TG Trunk Gateway Cổng trung kế
TISPAN Telecoms & Internet converged
Services & Protocols for
Advanced Networks
Tổ chức hội tụ viễn thông và
Internet về dịch vụ và giao thức
cho các mạng tiên tiến
T-MGF Trunk Media Gateway Function Chức năng cổng phương tiện trung
kế
TMN Telecommunications
Management Network
Mạng quản lý viễn thông
T-SGW Transport Signalling Gateway Cổng báo hiệu truyền tải
UA User Agent Tác nhân người dùng
UE User Equipment Thiết bị của người dùng
Lê Thị Thùy Linh – Đ04VT1
10
Đồ án tốt nghiệp Thuật ngữ viết tắt

11
Đồ án tốt nghiệp Lời nói
đầu
Lời nói đầu
Trong những năm gần đây, số lượng người sử dụng Internet trên thế giới ngày một
tăng. Mạng Internet đã trở thành một mạng số liệu toàn cầu cho phép nhiều loại hình
thông tin cùng với các dịch vụ đa phương tiện phát triển trên đó, để đáp ứng nhu cầu
trao đổi của con người không chỉ về dữ liệu mà còn bao gồm cả âm thanh và hình ảnh.
Với mong muốn tạo ra một mạng tận dụng được hạ tầng IP rẻ, có mặt ở mọi nơi và
áp dụng mô hình mở theo kiểu Internet nhằm đáp ứng tốt hơn nữa nhu cầu ngày càng
tăng của xã hội, mạng thế hệ mới – Next Generation Networks (NGN) – đã ra đời
trong xu thế phát triển đó. Với NGN, người sử dụng có thể liên lạc đi khắp mọi nơi,
bằng nhiều phương tiện liên lạc khác nhau nhờ tính chất của mạng di động và sự ổn
định đường truyền của mạng cố định. Bên cạnh đó, các nhà khai thác dịch vụ có thể
phát triển các dịch vụ mới linh hoạt và mềm dẻo hơn.
Mặt khác, NGN được phát triển dựa trên cơ sở kế thừa và tổng hợp từ các mạng
cũ, nên nó khắc phục được khá nhiều nhược điểm của các mạng trước đây mà lại có
thể cung cấp được hầu hết các loại dịch vụ hiện tại và triển khai nhiều dịch vụ mới, tiết
kiệm được chi phí đầu tư ban đầu của các nhà khai thác.
Có nhiều phương pháp để xây dựng NGN, hầu hết các tổ chức viễn thông trên thế
giới và các hãng cung cấp thiết bị viễn thông đều thống nhất với nhau chọn IMS làm
phân hệ cơ sở để phát triển NGN tương lai. Để hướng tới IMS, đồng thời bảo vệ các
đầu tư sẵn có vào cấu trúc Softswitch đã được xây dựng ở nhiều nơi, phần lớn các nhà
cung cấp thiết bị giới thiệu giải pháp nâng cấp từ các phần tử trong hệ thống
Softswitch lên thành các phần tử IMS. Ở Việt Nam hiện nay cũng đã triển khai mạng
NGN dựa trên cấu trúc Softswitch, tuy vẫn còn trong giai đoạn đầu của quá trình phát
triển. Trong tương lai, mạng viễn thông Việt Nam sẽ tiếp tục hoàn thiện kiến trúc
Softswitch và dần hướng tới phân hệ IMS.
Việc phát triển từ Softswitch lên IMS đều phải có chiến lược đối với từng giai
đoạn và giải pháp về thiết bị cụ thể. Bên cạnh việc định hướng và lựa chọn các sản

Lê Thị Thùy Linh – Đ04VT1
13
Đồ án tốt nghiệp Chương I: Giới thiệu về IMS
Chương I: Giới thiệu về IMS
1.1 Lịch sử phát triển
1.1.1 Lịch sử phát triển mạng viễn thông và xu hướng hiện tại
Mạng điện thoại liên lạc thế giới đã phát triển từng bước từ hệ thống mạng điện
thoại cố định PSTN sử dụng chuyển mạch kênh với các đầu cuối tương tự, sang mạng
ISDN có các đầu cuối đã được số hóa và hiệu năng mạng được cải thiện.
Dựa trên công nghệ truyền tải ATM và phương thức chuyển mạch gói, mạng B-
ISDN ra đời để khắc phục tốc độ truy nhập nhỏ của mạng ISDN. Tuy nhiên, truyền tải
ATM khá lãng phí khi tốc độ thấp, nên đã có nhiều công nghệ mạng mới ra đời, như
ADSL, nhằm tăng khả năng sử dụng mạng và mang lại nhiều dịch vụ cho khách hàng.
Bên cạnh việc phát triển điện thoại cố định, điện thoai di động đã ra đời, tạo nên
bước đột phá quan trọng đối với viễn thông toàn cầu, đáp ứng nhu cầu liên lạc, trao
đổi thông tin của con người. Các công nghệ như WLAN, Bluetooth hay CDMA với
tốc độ cao và dịch vụ đa dạng đang dần làm thay đổi diện mạo mạng điện thoại truyền
thống.
Tuy nhiên, nhu cầu của người dùng ngày càng gia tăng cả về số lượng và chất
lượng. Vì vậy, điểm quan trọng nhất trong ngành viễn thông là làm sao cung cấp được
dịch vụ đến với người dùng mọi lúc, mọi nơi với mọi loại thiết bị đầu cuối và cùng với
đó là phải đảm bảo QoS với cước phí hợp lý và độ bảo mật cao.
Chính vì thế, một trong những lý do để xây dựng phân hệ đa phương tiện IP – IMS
– là để cung cấp các dịch vụ với QoS theo yêu cầu tốt hơn mạng hiện tại, đồng thời
cho phép phát triển rộng rãi các dịch vụ đa phương tiện. Một nguyên nhân khác của
việc xây dựng IMS là vì nó có cấu hình mở gồm 3 lớp độc lập với nhau: lớp truyền
dẫn, lớp điều khiển, lớp dịch vụ. Ngoài ra, IMS còn cho phép các nhà khai thác tính
cước phí theo phương thức hợp lý hơn, chẳng hạn như tính cước dựa trên dung lượng
và yêu cầu về chất lượng dịch vụ, vd: nếu dịch vụ yêu cầu QoS mức cao, sẽ tính cước
phí cao hơn.

TISPAN, IETF đều thành lập các nhóm phát triển chuẩn hóa IMS. Vì vậy hiện nay,
hầu hết các tổ chức và các hãng cung cấp thiết bị viễn thông lớn đều đã có kiến trúc,
các thành phần chính và giao thức sử dụng trong IMS tuân theo chuẩn quốc tế.
Cụ thể: kiến trúc của IMS là kiến trúc phân lớp theo chiều ngang, gồm có ba lớp:
lớp dịch vụ, lớp điều khiển và lớp truyền tải. Mạng truyền tải dựa trên công nghệ IP,
có khả năng hỗ trợ tất cả các loại dịch vụ. Các giao thức báo hiệu chính của IMS là
SIP – dùng để thiết lập, duy trì và kết thúc các phiên, và Diameter – thực hiện nhận
thực, trao quyền và thanh toán. Các thành phần chính trong mạng lõi IMS là CSCF,
MGCF, MRCF, HSS.
Các dịch vụ do IMS cung cấp có thể được phân chia thành ba loại sau:
 Dịch vụ non real-time (không thời gian thực) như dịch vụ email, tin nhắn đa
phương tiện và phân phối nội dung đa phương tiện.
 Dịch vụ near real-time (gần thời gian thực), ví dụ như: Push to Talk qua
mạng thông tin di động tổ ong, dịch vụ chơi game.
Lê Thị Thùy Linh – Đ04VT1
16
Đồ án tốt nghiệp Chương I: Giới thiệu về IMS
 Dịch vụ real time (thời gian thực), chẳng hạn như thoại, hội nghị dựa trên
nền chuyển mạch gói, trò chơi online, xem phim trực tuyến.
1.2 Mô hình kiến trúc mạng lõi IMS
Mặc dù có chuẩn hóa chung về mô hình kiến trúc, giao thức báo hiệu và các dịch
vụ cơ bản… nhưng từ nền móng đó, mỗi tổ chức lại xây dựng nên một ngôi nhà với
phong cách khác nhau. Tùy theo hướng nghiên cứu, các tổ chức có thể thêm các thành
phần mạng hay đưa ra các dịch vụ mới nhằm đáp ứng mục tiêu đề ra.
Dưới đây, đồ án giới thiệu về mô hình kiến trúc của ba tổ chức phát triển, chuẩn
hóa IMS chính.
1.2.1 Mô hình IMS của 3GPP
3GPP là một tổ chức chịu trách nhiệm về việc phát triển các vấn đề quan trọng
trong việc xây dựng mạng như: kiến trúc, chức năng của các phần tử mạng các giao
diện, và các thủ tục trên các giao diện đó. 3GPP đưa ra mô hình phân hệ IMS phát

trong mạng IMS. Nó tiếp nhận tất cả các yêu cầu SIP, xử lý rồi chuyển tiếp chúng tới
server khác. P-CSCF có thể chứa thành phần chức năng điều khiển chính sách để xử lý
điều khiển chính sách và cấp phát tài nguyên. Vì thế, P-CSCF được liên kết chặt chẽ
với GGSN, là PEP trong mạng cơ sở.
Lê Thị Thùy Linh – Đ04VT1
18
Đồ án tốt nghiệp Chương I: Giới thiệu về IMS
b) S-CSCF: cũng là SIP server, luôn luôn nằm bên cạnh mạng nhà thuê bao và
cung cấp các dịch vụ điều khiển phiên cho thuê bao. S-CSCF là phần tử trung tâm của
mặt phẳng báo hiệu của mạng IMS, cũng hoạt động như SIP registrar. Nó sử dụng
giao thức Diameter để tương tác với HSS, nhằm lưu trữ các vector nhận thực và
profile người dùng từ HSS. Tất cả các bản tin báo hiệu SIP đều đi qua S-CSCF, nó sẽ
xử lý các bản tin và quyết định các hoạt động tiếp theo được thực hiện, dựa trên nội
dung bản tin.
c) I-CSCF: hoạt động như một SIP proxy server, là điểm liên lạc với các mạng
ngoài. Nó lựa chọn S-CSCF cho mỗi thuê bao và định tuyến bản tin SIP đến S-CSCF
đã được chọn, S-CSCF được chọn dựa trên yêu cầu về khả năng, công suất mạng hay
cấu hình. Trong một mạng có thể có nhiều I-CSCF
2. HSS (Home Subscriber Server)
Đây là cơ sở dữ liệu thông tin thuê bao, trung tâm lưu trữ thông tin cần thiết để
thiết lập cuộc gọi và cung cấp dịch vụ. Những thông tin lưu trữ trong HSS được dùng
để kiểm tra vị trí và các biện pháp truy nhập thuê bao. HSS cung cấp thông tin về
thuộc tính người dùng một cách trực tiếp hoặc thông qua các server. Các thuộc tính
thuê bao thường bao gồm: nhận dạng người dùng, dịch vụ sử dụng thông tin trao
quyền. HSS sẽ truyền tải thông tin tới các thực thể chức năng thích hợp trong mạng lõi
để thiết lập cuộc gọi hoặc phiên, thực hiện bảo mật… HSS tương đương với HLR
trong GSM.
3. BGCF (Border Gateway Control Function)
BGCF sẽ lựa chọn mạng PSTN hay mạng chuyển mạch kênh CSN mà lưu lượng
được định tuyến đến. Nếu nó xác định được rằng lưu lượng chuyển mạng đó sẽ tới

thúc các kênh mang từ mạng chuyển mạch kênh và kết cuối các luồng phương tiện từ
mạng chuyển mạch gói. Nó có thể tương tác với MRCF để điều khiển tài nguyên và
được cung cấp tài nguyên cần thiết để hỗ trợ các phương tiện truyền tải UMTS/GSM.
MGW cần phải bổ sung thêm nhiều bộ mã hóa và các giao thức khung, hỗ trợ các
chức năng mô tả di động.
7. SGW (Signalling Gateway)
SGW được dùng để kết nối các mạng báo hiệu khác nhau, chẳng hạn như mạng
báo hiệu SCTP/IP và mạng báo hiệu SS7. Khi IMS làm việc với PSTN hay các mạng
sử dụng chuyển mạch kênh thì cần có một SGW để chuyển đổi truyền tải báo hiệu.
Cổng báo hiệu có thể được triển khai như một thực thể đứng một mình hoặc bên trong
mỗi thực thể khác. SGW được triển khai theo hai node logic sau:
- Cổng báo hiệu chuyển vùng (Religion Signalling Gateway):
R-SGW liên quan đến chuyển mạng từ miền chuyển mạch kênh 2G/R99 và
miền GPRS tới miền dịch vụ thoại MUTS R00 và miền GPRS UMTS và ngược
lại. Để chuyển mạng đúng cách, nó thực hiện chuyển đổi báo hiệu tại lớp truyền
tải
Lê Thị Thùy Linh – Đ04VT1
20
Đồ án tốt nghiệp Chương I: Giới thiệu về IMS
- Cổng báo hiệu truyền tải (Transport Signalling Gateway): T-
SGW là các điểm kết cuối PSTN/PLMN trong một mạng xác định. Nó ánh xạ
báo hiệu cuộc gọi từ PSTN/PLMN lên mạng mang IP rồi gửi nó tới MGCF và
ngược lại.
8. AS (Application Server)
AS là thực thể chức năng của IMS, là nơi chứa đựng và vận hành các dịch vụ IMS,
kể cả các dịch vụ giá trị gia tăng, nó có thể được truy nhập từ xa và có kiến trúc mở.
IMS AS có thể được chia thành hai module: SIP stack và SIP server: SIP stack trao
đổi các bản tin SIP với S-CSCF thông qua giao diện ISC (IP multimedia Service
Control); SIP server xử lý các bản tin SIP đến và tạo ra đáp ứng SIP. AS có thể thuộc
mạng nhà hoặc mạng thứ ba. Nếu nó là một phần của mạng nhà, nó có thể giao tiếp