HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
Nguyễn Hoàng Dương
NGHIÊN CỨU IMS VÀ ỨNG DỤNG CUNG CẤP CÁC DỊCH VỤ
BĂNG RỘNG CHO MẠNG VIỄN THÔNG CỦA VNPT

Chuyên ngành: Kỹ thuật Viễn thông
Mã số: 60.52.02.08
TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ
MỞ ĐẦU
Ngày nay, cùng với sự phát triển vượt bậc của công nghệ thông tin thì sự bùng nổ về các
dịch vụ tiện ích trên mạng viễn thông và internet là tất yếu, đặc biệt đối với thị trường đầy tiềm
năng như nước ta. Để đáp ứng được sự phát triển vượt bậc đó, mạng viễn thông cần phải có khả
năng linh hoạt cao, tốc độ truyền dẫn lớn, băng thông rộng, đa dịch vụ đáp ứng mọi nhu cầu
trao đổi thông tin của xã hội. Trong đó đẩy mạnh phát triển các dịch vụ ứng dụng trên hạ tầng
băng rộng, hội tụ các dịch vụ về mọi mặt, phát triển các dịch vụ mới phù hợp với xu hướng hội
tụ công nghệ dịch vụ Viễn thông.
Trong đó, IP là công nghệ mang tính hội tụ cao, giúp cho nhà khai thác dịch vụ viễn
thông cung cấp đa dạng dịch vụ trên một hạ tầng mạng duy nhất.
Xu hướng phát triển mạng NGN hiện nay theo hướng toàn IP với việc sử dụng phân hệ
IMS (IP Multimedia Subsystem – Phân hệ đa phương tiện IP) cho phép nhiều mạng truy nhập
khác, bao gồm cả mạng di động lẫn mạng cố định, cung cấp các dịch vụ băng rộng một cách
nhanh chóng, kết nối với nhau thông qua lớp dịch vụ chung để cung cấp các gói dịch vụ hội tụ.
Hiện nay, VNPT đã triển khai IMS để cung cấp dịch vụ điện thoại cố định trên toàn bộ
các tỉnh thành, nhưng chưa được đồng bộ và tận dụng hết khả năng của hệ thống. Do đó, việc
nghiên cứu đề xuất các phương án triển khai các dịch vụ băng rộng trên nền mạng NGN IMS
cho VNPT là một vấn đề cấp thiết.
Trước thực trạng như vậy, học viên đề xuất « Nghiên cứu IMS và ứng dụng cung cấp
các dịch vụ băng rộng cho mạng viễn thông của VNPT».
CHƯƠNG 1- TỔNG QUAN VỀ IMS
Mục tiêu của chương này nhằm giới thiệu xu hướng phát triển mạng viễn thông, xu
hướng phát triển các dịch vụ viễn thông, giới thiệu tổng quan về NGN-IMS và khả năng cung
cấp các dịch vụ băng rộng của IMS.
1.1. Xu hướng phát triển mạng viễn thông
Môi trường kinh doanh ngày càng mang tính cạnh tranh và phức tạp hơn bao giờ hết.
Bảo đảm chất lượng dịch vụ trở thành tiêu chí sống còn, là nguyên nhân dẫn tới thành công của
các nhà cung cấp dịch vụ. Song song với xu thế này, nhu cầu cũng ngày càng gia tăng đối với
các dịch vụ truyền thông mới, đòi hỏi khả năng đáp ứng việc cung cấp dịch vụ hoặc tăng tính
cạnh tranh. Chính là vậy một mạng viễn thông mới ra đời phải đảm bảo sự hội tụ của 3 yếu tố:

cho một cấu trúc mạng ở đó các cơ sở hạ tầng dịch vụ được nhà cung cấp hội tụ về công nghệ
thông tin và viễn thông trên đó.

3
Vai trò của IMS trong NGN
Hiện nay, IMS là sự lựa chọn tối ưu cho việc phân phát dịch vụ hội tụ và đa phương
tiện, cũng như cho phép cung cấp các dịch vụ IP trên cả mạng di động và cố định.
IMS là một chuẩn dựa trên mạng IP sử dụng cả mạng cố định và không dây, cung cấp
các dịch vụ đa phương tiện bao gồm: audio, video, thoại, văn bản và dữ liệu.
IMS là hạt nhân và là trung tâm của NGN-IMS được thể hiện như Hình 1.22:

Hnh 1.2 : Vị trí của IMS trong mạng NGN-IMS
1.4. Khả năng phát triển dịch vụ băng rộng trên mạng NGN-IMS
Với cấu trúc phân lớp, sử dụng các chuẩn của giao thức Internet, các cổng kết nối cùng
cổng báo hieenuj với các mạng truy nhập khác nhau, vì vậy NGN-IMS đáp ứng phát triển các
dịch vụ băng rộng.
Hình 1.3 trình bày kiến trúc mạng NGN-IMS theo ETSI TISPAN, bao gồm 2 tầng chính
là tầng truyền tải và tầng dịch vụ. Tầng truyền tải sẽ đảm nhận trách nhiệm cung cấp đường
đường truyền tốt nhất đáp ứng được yêu cầu hoạt động của dịch vụ.Tầng dịch vụ đảm nhận
việc điều khiển hoạt động của dịch vụ.

4

Hnh 1.3: Kiến trúc phân lớp trong mạng viễn thông NGN-IMS
Kết chương
Nội dung chương này đã đề cập được xu hướng phát triển mạng và các dịch vụ viễn
thông hiện nay để thấy được những bất cập về các công nghệ mạng cũ đơn lẻ và các dịch vụ
đơn lẻ, đối với sự bùng phát về nhu cầu sử dụng các dịch vụ băng rộng của người dùng đầu
cuối. Đặc biệt là các dịch vụ băng rộng trong tương lai là cần phải: hội tụ mạng, hội tụ dịch vụ
và hội tụ thiết bị đầu cuối và sự phát triển và hội tụ của các dịch vụ băng rộng là rất lớn vì vậy

2.1.2.1. 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, …
2.1.2.2. Cấu trúc SIP
 Máy chủ
Là một chương trình ứng dụng chấp nhận các bản tin yêu cầu từ máy. Ta có các loại
máy chủ sau: Máy chủ ủy quyền ,định vị , đổi địa chỉ , đăng ký
 Máy khách
Máy khách trong giao thức SIP chính là các thiết bị mà người dùng. Thiết bị này có thể
là các thiết bị phần cứng hổ trợ chuẩn SIP như điện thoại IP hay là phần mềm hổ trợ chuẩn SIP
như Express Talk, Sidefisk,…
 Bản tin SIP

6
SIP sử dụng các bản tin để khởi tạo, hiệu chỉnh và kết thúc phiên giữa các người dùng.
2.1.2.3. Tính năng của SIP
Giao thức SIP được thiết kế với những chỉ tiêu sau: Tích hợp với các giao thức đã có của
IETF. Đơn giản và có khả năng mở rộng. Hỗ trợ tối đa sự di động của đầu cuối, dỗ trợ tối đa sự
di động của đầu cuối, dễ dàng tạo tính năng mới và dịch vụ mới.
2.1.3. Giao thức Diameter
2.1.3.1. Tổng quan về giao thức Diameter
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 là giao thức truyền thông hoạt động trên
giao diện Sh giữa HSS, AS, S-CSCF.
2.1.3.2. Cấu trúc giao thức Diameter
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

cáp truyền hình, WLAN, WiMAX. IMS tạo điều kiện cho các hệ thống mạng khác nhau
có thể tương vận với nhau.
- Có nhiều Server dịch vụ tính năng mạnh.
- Quản lý mạng và dịch vụ, Hội tụ tính cước
- Hỗ trợ nhiều dịch vụ băng rộng và đa phương tiện: Các dịch vụ chất lượng cao như
truy nhập internet tốc độ cao, hội nghị truyền hình, PoC, VoIP…
- Hỗ trợ nâng cao các dịch vụ mới: Các công ty thứ ba có thể đưa ra các dịch vụ mới

8
- Nâng cao chất lượng dịch vụ băng rộng và hội tụ các dịch vụ
- Theo chuẩn truy nhập của 3GPP: Thiết bị truy nhập có thể là điện thoại di động (2G,
2.5G, 3G), ngoài ra có mạng cố định (LAN, MAN, ), mạng không dây cố định (WLAN) hay
mạng cố định băng rộng (xDSL, FTTx).
- Nâng cao QoS và bảo mật: Hỗ trợ thêm QoS liên mạng với các mạng đa phương tiện IP
ngoài. Sử dụng các máy chủ xác thực, cấp quyền để nâng cao tính bảo mật.
- Khai thác lợi nhuận tối đa từ mạng băng rộng và di động
- Hỗ trợ mở rộng các giao diện IMS (theo chuẩn 3GPP): Đặc biệt là các giao diện giữa
nhà khai thác mạng di động và đối tác thứ 3, giao diện nhà quản trị mạng di động.
2.2. Cấu trúc cơ bản và các khối chức năng của IMS, NGN-IMS
2.2.1. Kiến trúc tổng thế IMS
Kiến trúc của IMS là sự tổ hợp của các chức năng được gắn kết với nhau thông qua các
giao tiếp đã được chuẩn hóa

Hình Error! No text of specified style in document 5 Kiến trúc IMS theo 3GPP [5]
Kiến trúc IMS theo 3GPP có cấu trúc như hình 2.5. Các thành phần chính bao gồm:
Cơ sở dữ liệu: HSS (Home Subscriber Server) và SLF (Subscriber Location Funtion)

9
HSS là trung tâm lưu trữ cho thông tin người dùng, tất cả dữ liệu cần thiết của thuê bao
để thực hiện kết nối.


11

Hình 2.9 Khối chức năng CSCF
Proxy-CSCF (P-CSCF) là một proxy SIP. Nó có thể nhận các yêu cầu dịch vụ, xử lý nội
bộ hoặc chuyển tiếp yêu cầu đến các bộ phận khác trong hệ thống IMS. Đây là điểm kết nối
đầu tiên giữa hạ tầng IMS và người dùng IMS/SIP.
Để kết nối với hệ thống IMS, người dùng trước tiên phải đăng ký với P-CSCF trong
mạng mà nó đang kết nối. Địa chỉ của P-CSCF được truy cập thông qua giao thức DHCP.
Chức năng của P-CSCF bao gồm:
 P-CSCF xác thực người dùng, thiết lập kết nối bảo mật IPSec với thiết bị đầu cuối.
 Nén và giải nén các thông điệp SIP, đảm bảo QoS cho các dịch vụ đa phương tiện.
 Tham gia vào quá trình tính cước dịch vụ.
Serving-CSCF (S-CSCF) là một nút trung tâm của hệ thống báo hiệu của IMS, vận
hành giống như một máy chủ SIP, chức năng quản lý phiên dịch vụ. Các chức năng chính của
S-CSCF bao gồm:
 Đăng ký SIP nhằm thiết lập mối liên hệ giữa địa chỉ người dùng và máy chủ SIP.
 Tham gia trong tất cả các quá trình báo hiệu từ hệ thống IMS với người dùng.
 Quyết định chọn lựa AS nào sẽ cung cấp dịch vụ cho người dùng.
 Thực hiện các chính sách của nhà cung cấp dịch vụ.
Interrogating-CSCF (I-CSCF) trong hệ thống mạng của một nhà cung cấp dịch vụ là
điểm liên lạc cho tất cả các kết nối hướng đến một UE nằm trong mạng đó. Địa chỉ IP của I-
CSCF được công bố trong máy chủ DNS của hệ thống. Chức năng của I-CSCF bao gồm:

12
 Định tuyến thông điệp yêu cầu SIP nhận được từ một mạng khác đến S-CSCF tương
ứng, I-CSCF sẽ liên lạc với HSS (thông qua DIAMETER) để cập nhật địa chỉ S-
CSCF tương ứng của người dùng.
 Định tuyến thông điệp yêu cầu SIP hoặc thông điệp trả lời SIP đến một S-CSCF/I-
CSCF nằm trong mạng của một nhà cung cấp dịch vụ khác.

2.2.3. Chuẩn hóa IMS
Chuẩn IMS định nghĩa một cấu trúc chung để đưa ra dịch vụ thoại và dịch vụ đa
phương tiện trên nền IP. Đó là một chuẩn được công nhận bởi các tổ chức quốc tế, đầu tiên

14
được đưa ra bởi 3GPP và bây giờ là sự kết hợp của các tổ chức quốc tế khác nhau
ETSI/TISPAN.
Có thể kế đến các phiên bản: Năm 2008, Release 8, Release 9 lần lượt ra mắt và
được chuẩn hóa với nhiều tính năng hỗ trợ thoại, WiMAX và LTE. Hiện nay đã có các
phiên bản mới Release 10, Release 11.
2.3. Khả năng cung cấp dịch vụ băng rộng của IMS
2.3.1. Vai trò của IMS đối với việc cung cấp các dịch vụ băng rộng
Qua cấu trúc mạng NGN-IMS ta có thể thấy rõ ràng vai trò to lớn của IMS trong hệ
thống mạng là hạt nhân của cả hệ thống mạng.
- Đóng vai trò điều khiển tín hiệu báo hiệu, điều khiển kết nối.
- Cho phép kết nối với toàn bộ các mạng truy nhập hiện nay như: xDSL, MAN-E,
GPON, PSTN, GSM…nhằm tiến tới sự hội tụ của mạng và dịch vụ.
- Xác thực cấp quyền, DHCP, tính cước…
- Cung cấp dịch vụ nội dung thông qua các máy chủ dịch vụ
2.3.2. Khả năng cung cấp các dịch vụ băng rộng đối với mạng hội tụ NGN
IMS
Hội tụ mạng và tích hợp dịch vụ là vấn đề then chốt khi xây dựng NGN. 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 trên), các công nghệ mạng và các thiết bị đầu cuối.
2.3.3. Một số dịch vụ của IMS trên mạng NGN
Hiện nay, với việc ra đời của kiến trúc IMS các dịch vụ viễn thông đã có nền tảng
đề phát triển lên một bước mới.

dịch vụ, hôi tụ mạng, hội tụ thiết bị đầu cuối cũng như lợi thế về công nghệ của phân
hệ IMS trên mạng NGN-IMS của VNPT.
- Coi đây là phương án chủ đạo để phát triển dịch vụ băng rộng trên mạng NGN-IMS
của VNPT.

16
Để tăng tính hiệu quả đầu tư dựa trên cở sở nhu cầu dịch vụ của khách hàng từ đó đề ra
lộ trình triển khai các dịch vụ băng rộng đối với các phân khúc tỉnh thành của VNPT.
Vì vậy để có phương án triển khai các dịch vụ băng rộng trên mạng NGN-IMS của
VNPT, luận văn lần lượt nghiên cứu các nội dung được trình bầy dưới đây.
3.1. Hiện trạng mạng truyền tải băng rộng của VNPT
3.1.1. Cấu trúc mạng VN2
- Mạng lõi
- Mạng Biên
3.1.2. Điều khiển trong mạng VN2
 Các giao thức điều khiển và chuyển tiếp trong mạng VN2
Mạng VN2 sử dụng kết hợp các giao thức điều khiển định tuyến và chuyển tiếp sau:
BGP, IS-IS, LDP, RSVP và các giao thức của MPLS
3.1.3. Cấu trúc mạng MAN-E
Kiến trúc mạng Metro dựa trên công nghệ Ethernet, bao gồm vòng Ring Access
và Ring Core.
3.1.4. Các đặc tính của MAN-E
Khách hàng được kết nối đến MAN-E sử dụng các giao diện thích hợp với
Ethernet, cung cấp các ống băng thông giữa các node và khách hàng đầu cuối để cung
cấp các mạng LAN ảo.
3.1.5. Mô hình kết nối của MAN-E
3.1.5.1. Phương án tổ chức MAN-E cho mỗi tỉnh, thành phố.
MAN-E tại mỗi tỉnh được tổ chức thành hai lớp. Lớp thứ nhất là lớp lõi, lớp thứ
hai là lớp truy nhập, phục vụ trong vai trò thu thập lưu lượng của các loại ứng dụng
khác nhau.

Mạng quang thụ động (PON) có thể định nghĩa một cách ngắn gọn như sau: “Mạng
quang thụ động (PON) là một mạng quang không có các phần tử điện hay các thiết bị quang
điện tử”. PON sẽ chỉ bao gồm: sợi quang, các bộ chia, bộ ghép định hướng,
3.2. Nhu cầu phát triển các dịch vụ băng rộng của VNPT
Đến cuối tháng 9/2013, Tổng dung lượng kết nối Internet quốc tế do Công ty Viễn thông
liên tỉnh (VTN) thực hiện mở mới sẽ vượt qua mốc 200GBbps, với tổng dung lượng mở mới
lên đến hơn 17Gbps, chiếm trên 80% tổng dung lượng băng thông Internet quốc tế của Việt
Nam.
Với mục tiêu mở rộng băng thông lưu lượng đi Mỹ và châu Á, đợt mở mới này có
10Gbps đi Mỹ chạy trên cáp đất CSC và 7.5Gbps đi Hồng Kông trên cáp biển AAG. Các kênh
mở mới này đều nằm trong Kế hoạch mở rộng và phát triển mạng lưới của Tập đoàn VNPT
trong năm 2013 với việc tổ chức kết nối, quản lý và khai thác do Công ty VTN trực tiếp thực
hiện.
Dự kiến hết năm 2013, Công ty VTN sẽ nâng tổng dung lượng Internet quốc tế lên
220Gbps, đảm bảo lưu thông mạng Internet quốc tế đi các hướng quan trọng ở châu Á như:
Nhật, Hàn Quốc, Trung Quốc, Đài Loan, ở Mỹ và châu Âu: Pháp, Đức, Nga…, kết nối với tất
cả các ISP và các nhà cung cấp nội dung lớn trên thế giới, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của

18
khách hàng Internet Việt Nam, khẳng định giá trị và chất lượng hàng đầu về dịch vụ Internet
của VNPT.
Các chủ trương chính xách của VNPT:
VNPT đã không ngừng phát triển các ứng dụng, dịch vụ giá trị gia tăng trên nền mạng
băng rộng.
Cung cấp dịch vụ băng rộng đến các xã, phường trên cả nước, kết nối Internet ở tất cả
các trường học; phủ sóng thông tin di động băng rộng đến 85% dân cư vào năm 2015 theo
Đề án “Đưa Việt Nam sớm trở thành quốc gia mạnh về công nghệ thông tin và truyền
thông" của Chính phủ.
3.3. Phương án triển khai các dịch vụ băng rộng trên mạng NGN-IMS của
VNPT.


20
3.3.3. Dịch vụ Metronet
Dịch vụ Metronet là dịch vụ kết nối các mạng (như mạng LAN tại các văn phòng, chi
nhánh…) của một doanh nghiệp, một tổ chức thành một mạng riêng, duy nhất. Về mặt kỹ thuật,
dịch vụ Metronet chính là VPLS ( Virtual Private LAN service), mạng riêng ảo lớp 2 dựa trên
công nghệ MPLS và Ethernet.
Mô hình kết nối:

Hnh 3.16 Cung cấp dịch vụ Metronet qua hệ thống IMS
3.3.4. Dịch vụ Megawan nội tỉnh sử dụng mạng truy nhập MEN và G-PON
Megawan là dịch vụ kết nối mạng máy tính tại nhiều điểm cố định khác nhau trên diện
rộng của các tổ chức, doanh nghiệp truyền số liệu, truyền dữ liệu thông tin rất tiện lợi
Mô hình cung cấp dich vụ:

Hình 3.17 Cung cấp dịch vụ Megawan nội tỉnh trên G-PON và Switch

21
3.3.5. Dịch vụ Megawan liên tỉnh sử dụng mạng truy nhập MEN và G-PON
Megawan liên tỉnh là dịch vụ kết nối mạng máy tính tại nhiều điểm cố định khác nhau
trên diện rộng của các tổ chức, doanh nghiệp. Đây là mạng riêng ảo kết nối mạng riêng liên
tỉnh để truyền số liệu, truyền dữ liệu thông tin rất tiện lợi và đáng tin cậy cho doanh nghiệp
trong kinh doanh.

Hnh 3.18 Cung cấp dịch vụ Megawwan liên tỉnh
3.3.6. Nhóm các dịch vụ Internet + MyTV
Đây là dịch vụ cung cấp đồng thời cả 02 dịch vụ truy nhập Internet và dịch vụ MyTV
của VNPT trên cùng một đường cáp thuê bao.
Mô hình cung cấp dịch vụ:


điện thoại IMS thông qua NGN-IMS.
Giai đoạn 2: 2015-2018: Tiếp tục triển khai xây lắp mạng truy nhập G-PON cho các
viễn thông tỉnh thành khu vực đồng bằng có doanh thu lớn khả năng phát triển mạnh các dịch
vụ băng rộng như: Quảng Ninh, Hài Phòng, Hải Dương, Đà Nẵng, Huế, ….
Từ đó tiếp tục thực hiện các công việc rà soát và chuyển hướng lần lượt các hệ thống
mạng truy nhập cung cấp dịch vụ băng rộng như xDSL, quang chủ động (AON), G-PON lên
mạng NGN-IMS như các viễn thông thành phố Hà Nội và Thành Phố Hồ Chí minh đã thực
hiện
Giai đoạn 3: Sau 2019: Tăng cường đầu tư mạnh mẽ mạng cáp quang FTTx và G-PON
tới toàn bộ các tỉnh thành và tiến tới thay thế hoàn toàn mạng cáp đồng và các mạng truy nhập
cáp đồng đã lỗi thời. Tăng cường đầu tư hơn nữa để nâng cao tốc độ truyền tải nội tỉnh (MAN-
E) và các tuyến đường trục liên tỉnh VN2 cùng các yếu tố khác để đáp ứng được tốc độ phát
triển của dịch vụ băng thông rộng.
Tiếp tục thực hiện chuyển hướng toàn bộ dịch vụ băng rộng tốc độ cao toàn quang dựa
trên các mạng quang chủ động (AON), G-PON thông qua NGN-IMS để đảm bảo dịch vụ và
QoS.
Kết chương
Như vậy chương này đã nghiên cứu được hiện trạng các mạng truy nhập và các mạng
truyền tải nội tỉnh, liên tỉnh hiện có của VNPT.
Xây dựng phương án truyền tải các dịch vụ băng rộng hiện có trên nền mạng NGN-IMS
của VNPT.
Từ đó đề xuất lộ trình triển khai các dịch vụ băng rộng đối với các phân khúc tỉnh
thành trên cả nước.