Đồ án tốt nghiệp đại học
Mục lục
Mục lục
Mục lục ........................................................................................................................... i
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ........................................................................................... iii
DANH MỤC HÌNH VẼ ............................................................................................. viii
DANH MỤC BẢNG BIỂU ......................................................................................... ix
LỜI NÓI ĐẦU ................................................................................................................1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ IMS ..........................................................................3
1.1 Sự ra đời và phát triển IMS ...................................................................................3
1.2 Các yêu cầu kiến trúc.............................................................................................3
1.3 Kiến trúc phân lớp IMS .........................................................................................6
1.4 Kiến trúc chức năng IMS.......................................................................................8
1.4.1 Sơ đồ khối kiến trúc........................................................................................8
1.4.2 Chức năng các phần tử trong IMS ..................................................................9
1.4.3 Các giao diện trong IMS...............................................................................16
1.5 Mô hình IMS của một số tổ chức tiêu chuẩn.......................................................18
1.5.1 Mô hình IMS của ITU-T ..............................................................................19
1.5.2 Mô hình IMS trong NGN của ETSI .............................................................20
1.5.3 So sánh mô hình IMS của ITU-T, ETSI và 3GPP........................................21
Kết luận chương ........................................................................................................21
CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU CƠ BẢN GIAO THỨC DIAMETER ......................23
2.1 Giới thiệu .............................................................................................................23
2.2 Khung Diameter ..................................................................................................24
2.3 Các thành phần Diameter ....................................................................................24
2.3.1 Thành phần RELAY (Chuyển tiếp) ..............................................................25
2.3.2 Thành phần PROXY (Ủy quyền) .................................................................25
2.3.3 Thành phần REDIRECT (Gửi lại) ................................................................26
2.3.4 Thành phần TRANSLATION (Dịch) ...........................................................26
2.4 Định dạng bản tin Diameter ................................................................................27
2.5 Một số đặc điểm của giao thức Diameter ............................................................32
2.5.1 Vận chuyển ...................................................................................................32
2.5.2 Nút ngang cấp Diameter ...............................................................................34
2.5.3 Kết nối và phiên ............................................................................................35
2.5.4 Bảo mật trong Diameter ...............................................................................37
2.5.5 Thanh toán ....................................................................................................37
2.5.6 Cơ chế truyền thay thế và xử lý lỗi ..............................................................38
2.5.7 So sánh với giao thức RADIUS ...................................................................39
Kết luận chương ........................................................................................................40
CHƯƠNG III: GIAO THỨC DIAMETER TRONG IMS ......................................41
3.1 Thủ tục đăng kí và xóa đăng kí mức ứng dụng với giao diện Cx .......................41
3.1.1 Đăng kí IMS .................................................................................................41
3.1.1.1 Luồng thông tin đăng kí với người dùng chưa đăng kí .........................43
3.1.1.2 Luồng thông tin đăng kí lại cho người dùng đã đăng kí .......................49
3.1.2 Thủ tục xóa đăng kí mức ứng dụng ..............................................................51
3.1.2.1 Xóa đăng kí khởi tạo di động ................................................................51
3.1.2.2 Xóa đăng kí khởi tạo mạng....................................................................52
3.2 Thủ tục liên quan đến truy vấn thông tin định tuyến (giao diện Dx) ..................58
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
i
Đồ án tốt nghiệp đại học
Mục lục
3.2.1 Nhận dạng người dùng tới giải đáp HSS .....................................................58
3.2.2 Đăng kí trên SLF .........................................................................................61
3.2.3 Mời UE trên SLF ..........................................................................................62
3.3 Khởi tạo phiên .....................................................................................................63
3.4 Tính cước .............................................................................................................64
3.4.1 Kiến trúc tính cước .......................................................................................64
3.4.2 Kiến trúc tính cước ngoại tuyến ...................................................................64
3.4.2.1 Chức năng tập hợp tính cước CCF ........................................................65
3.4.2.2 Chức năng cổng tính cước .....................................................................66
3.4.2.3 Hệ thống hóa đơn .................................................................................66
3.4.2.3 Điểm tham chiếu Rf (Diameter) ............................................................66
3.4.3 Kiến trúc tính cước trực tuyến ......................................................................79
3.4.3.1 Chức năng tính cước sự kiện (ECF) ......................................................79
3.4.3.2 Chức năng tính cước phiên (SCF) .........................................................80
3.4.3.3 Chức năng tính cước kênh mang (BCF) ................................................80
3.4.3.4 Chức năng phân loại ..............................................................................81
3.4.3.5 Điểm tham chiếu Ro .............................................................................81
3.4.4 Các AVP sử dụng cho thanh toán trực tuyến và ngoại tuyến ......................86
Kết luận chương ........................................................................................................88
KẾT LUẬN CHUNG...................................................................................................89
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...........................................................................................90
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
ii
Đồ án tốt nghiệp đại học
Thuật ngữ viết tắt
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
Từ viết tắt
3GPP
Từ đầy đủ
Third Generation Partnership
Tiếng Việt
Dự án hợp tác thế hệ thứ ba
Project
3GPP2
Third Generation Partnership
Dự án hợp tác thế hệ thứ ba 2
AAA
Project 2
Authentication, authorization
and accounting
Nhận thực, cấp phép và thanh toán
AAL
ACA
ATM adaptation layer
Accounting-Answer
Lớp thích ứng ATM
Trả lời- thanh toán
ACR
ADSL
Accounting requests
Asynchronous Digital
Yêu cầu thanh toán
Đường dây thuê bao số không đồng
AH
AKA
Subscriber Line
Authentication header
Authentication and key
agreement
bộ
Header nhận thực
Thỏa thuận khóa và nhận thực
AS
ATM
Application server
Asynchronous transfer mode
Server ứng dụng
Phương thức truyền tải bất đồng bộ
AVP
Attribute value pair; audio
video profile
Bearer Charging Function
Bit error ratio
Breakout Gateway Control
Function
Cặp giá trị thuộc tính; profile âm
thanh hình ảnh
Chức năng tính cước kênh mạng
Tốc độ bít lỗi
Chức năng điểu khiển cổng nối
xuyên
Bearer Independent Call
Control
Bearer service; billing system
Điều khiển cuộc gọi độc lập kênh
mang
Dịch vụ kênh mạng, hệ thống hóa
đơn
Chức năng server tự mồi
BCF
BER
BGCF
BICC
BS
BSF
BTS
CAMEL
CAP
Bootstrapping Server
Function
Base Transceiver Station
Customized Applications for
Mobile network Enhanced
Logic
Camel Application Part
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
Trạm thu phát gốc
Ứng dụng theo yêu cầu khách hàng
đối với
Phần ứng dụng Camel
iii
Đồ án tốt nghiệp đại học
Thuật ngữ viết tắt
CCF
Charging Collection Function
Chức năng tập hợp tính cước
CCSA
China Communications
Standards Association
Liên hiệp chuẩn thông tin Trung
Quốc
CDMA
Đa truy nhập phân chia theo mã
CDR
Code Division Multiple
Access
Charging Data Record
CGF
Charging Detail Record
Charging Gateway Function
cước
Chức năng cổng tính cước
CK
CSN
CN
Ciphering key
Circuit switching network
Core Network
Khóa mật mã
Mạng chuyển mạch kênh
Mạng lõi
CS
CSCF
Circuit-switched
Call Session Control Function
Chuyển mạch kênh
Chức năng điều khiển phiên gọi
CSCN
Circuit Switched Core
Mạng lõi chuyển mạch kênh
DHCP
Network
Dynamic Host Configuration
Giao thức cầu hình trạm động
HLR
HSS
HTTP
ICID
I-CSCF
IETF
Protocol
Denial of service
Domain name system
Digital Subscriber Line
Extensible Authentication
Protocol
Event Charging Function
Gateway GPRS Support Node
General Packet Radio Service
Global System for Mobile
Communications
Home location register
Home Subscriber Server
Hyper Text Transfer Protocol
IMS charging identifier
Interrogating-CSCF
Internet Engineering Task
IK
IKE
Force
Integrity key
Internet Key Exchange
DOS
DNS
DSL
EAP
ECF
GGSN
GPRS
GSM
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
Bản ghi dữ liệu cước, bản ghi chi tiết
Từ chối dịch vụ
Hệ thống tên miền
Đường dây thuê bao số
Giao thức nhận thực mở rộng
Chức năng tính cước sự kiện
Node hỗ trợ cổng GPRS
Dịch vụ vô tuyến gói chung
Hệ thống viễn thông di động toàn cầu
Bộ đăng ký vị trí nhà
Server thuê bao nhà
Giao thức truyền tải siêu văn bản
Nhận dạng tính cước IMS
CSCF –Thẩm vấn (hỏi)
Nhóm đặc trách kỹ thuật về Internet
Khóa toàn vẹn
Trao đổi khóa Internet
iv
Đồ án tốt nghiệp đại học
Thuật ngữ viết tắt
IMS-MGW
IP Multimedia Subsystem-
Chức năng cổng phương tiện – phân
IMS
Media Gateway Function
IP Multimedia Subsystem
hệ đa phương tiện IP.
Phân hệ đa phương tiện IP
IP Multimedia Service
Switching Function
Internet Protocol
Chức năng chuyển mạch dịch vụ đa
phương tiện IP
Giao thức Internet
IP-CAN
IP-Connectivity Access
Network
Mạng truy nhập kết nối IP
IPsec
IPv4
IPv6
Internet Protocol security
Internet Protocol Version 4
Internet Protocol Version 6
Bảo mật giao thức Internet
Giao thức Internet phiên bản 4
Giao thức Internet phiên bản 6
IP-SSF
IP Multimedia Service
Switching Function
Chức năng chuyển mạch dịch vụ đa
phương tiện IP
ISC
IMS Service Control
Điều khiển dịch vụ IMS
ISDN
Integrated Services Digital
Network
Mạng số đa dịch vụ
ISIM
IP Multimedia Services
Identity Module
Internet Service Provider
Môđun nhận dạng dịch vụ đa phương
tiên IP
Nhà cung cấp dịch vụ
Internets
Phần người dùng ISDN
Dịch vụ vị trí
Trả lời thông tin vị trí
Yêu cầu thông tin vị trí
Yêu cầu
Giao thức điểu khiển cổng phương
tiện
Chức năng điều khiển cổng phương
tiện
Chức năng cổng phương tiện
Nhận dạng luồng phương tiện
Dịch vụ nhắn tin đa phương tiện
IM-SSF
IP
ISP
ISUP
LCS
LIA
LIR
MAR
MEGACO
MGCF
MGW
MID
MMS
MRFC
MSC
ISDN User Part
Location services
Location-Info-Answer
Location-Info-Request
Multimedia-Auth-Request
Media Gateway Control
Protocol
Media Gateway Control
Function
Media gateway function
Media stream identification
Multimedia Messaging
Service
Multimedia Resource
Function Controller
Mobile switching centre
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
Bộ điều khiển chức năng tài nguyên
đa phương tiện
Trung tâm chuyển mạch di động
v
Đồ án tốt nghiệp đại học
Thuật ngữ viết tắt
NAI
Network access identifier
Nhận dạng truy nhập mạng
NAPTR
NAS
Naming authority pointer
Network access server
Server truy nhập mạng
NASREQ
Yêu cầu server truy nhập mạng
NGN
Network Access Server
Requirements
Next Gene Network
NTP
OCS
Network Time Protocol
Online Charging System
Giao thức thời gian mạng
Hệ thống tính cước trực tuyến
P-CSCF
PDF
PDP
Proxy-CSCF
Policy Decision Function
Packet Data Protocol; policy
CSCF - ủy quyền
Chức năng quyết định chính sách
Giao thức dữ liệu gói; điểm quyết
PLMN
decision point
Public Land Mobile Network
định chính sách.
Mạng di động công cộng mặt đất
PS
Packet-switched; presence
Chuyển mạch gói; server hiện thời
PSTN
server
Public Switched Telephone
Mạng điện thoại chuyển mạch kênh
SDP
SGSN
SGW
SIP
Network
Quality of service
Remote Authentication Dial
In User Service
Security association
Server-Assignment-Answer
Server-Assignment-Request
SGSN-CDR
Session Charging Function
Service Capability Server
Serving-CSCF
Stream Control Transmission
Protocol
Session Description Protocol
Serving GPRS Support Node
Signalling Gateway
Session Initiation Protocol
công cộng
Chất lượng dịch vụ
Dịch vụ người sử dụng quay số nhận
thực từ xa
Liên kết bảo mật
Trả lời gán server
Yêu cầu gán server
Bản ghi chi tiết cước SGSN
Chức năng tính cước phiên
Server khả năng dịch vụ
CSCF - Phục vụ
Giao thức truyền dẫn điều khiển
luồng
Giao thức miêu tả phiên
Node hỗ trợ dịch vụ GPRS
Cổng báo hiệu
Giao thức khởi tạo phiên
SIPS
SLF
SNMP
Secure SIP
Bảo mật SIP
Subscription Locator Function Chức năng định vị đăng ký thuê bao
Simple Network Management Giao thức quản lý mạng đơn giản
QoS
RADIUS
SA
SAA
SAR
S-CDR
SCF
SCS
S-CSCF
SCTP
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
Mạng thế hệ tiếp theo
vi
Đồ án tốt nghiệp đại học
Thuật ngữ viết tắt
Protocol
SRV
SSF
Service records
Service Switching Function
Bản ghi dịch vụ
Chức năng chuyển mạch phục vụ
TCP
Giao thức điều khiển truyền dẫn
TCP/IP
Transmission Control
Protocol
TCP/IP stack
TLS
TTL
Transport Layer Security
Time to live
Bảo mật lớp truyền tải
Thời gian sống
UA
UAA
UAR
User Agent
User-Authorization-Answer
User-Authorization-Request
Tác nhân người dùng
Trả lời cấp phép người dùng
Yêu cầu cấp phép người dùng
UDP
UE
User Datagram Protocol
User equipment
Giao thức dữ dữ liệu người dùng
Thiết bị người dùng
UMTS
Universal Mobile
Hệ thống viễn thông di động toàn cầu
URI
Telecommunications System
Uniform resource identifier
Nhận dạng tài nguyên duy nhất
URL
USIM
UTRAN
VHE
VPN
VoIP
WAP
WCDMA
WLAN
Universal resource locator
Universal Subscriber Identity
Module
UMTS terrestrial radio access
network
Virtual home environment
Virtual private network
Voice over IP
Wireless Application Protocol
Wideband Code Division
Multiple Access
Wireless Local Area Network
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
Ngăn xếp TCP/IP
Định vị tài nguyên chung
Môđun nhận dạng thuê bao toàn cầu
Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất
UMTS
Môi trường nhà ảo
Mạng riêng ảo
Thoại qua IP
Giao thức ứng dụng không dây
Đa truy nhập phân chia theo mã băng
rộng
Mạng vùng nội bộ không dây
vii
Đồ án tốt nghiệp đại học
Danh mục hình vẽ và bảng biểu
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Kiến trúc phân lớp IMS ................................................................................7
Hình 1.2 Sơ đồ kiến trúc chức năng IMS của 3GPP ...................................................8
Hình 1.3 Kiến trúc CSCF ............................................................................................9
Hình 1.4 Giao diện Diameter giữa HSS, SLF,SCF, giao diện SIP giữa các CSCF ..13
Hình 1.5 Kiến trúc MRF ...........................................................................................14
Hình 1.6 Kiến trúc IMS với các giao diện ................................................................17
Hình 1.7 Mô hình IMS theo ITU-T ...........................................................................19
Hình 1.8 Mô hình IMS của ETSI ..............................................................................20
Hình 2.1 Tổng quan về Diameter ..............................................................................23
Hình 2.2 Kiến trúc phân lớp giao thức Diameter ......................................................24
Hình 2.3 Giao thức cơ bản Diameter ........................................................................24
Hình2.4 Thành phần Relay .......................................................................................25
Hình2.4 Thành phần PROXY ...................................................................................25
Hình 2.5 Diameter Redirect Agent............................................................................26
Hình 2.6 Thực thể Diameter Translation ..................................................................26
Hình 2.7 Định dạng bản tin .......................................................................................27
Hình 2.8 Cấu trúc gói tin cơ bản Diameter ...............................................................27
Hình 2.10 Định dạng bản tin SCTP ..........................................................................32
Hình 2.11 Cấu trúc tiêu đề TCP ................................................................................33
Hình 2.12 phiên và kết nối trong Diameter ...............................................................36
Hình 2.16 Ví dụ về lỗi giao thức và bản tin trả lời ...................................................39
Hình 2.17 Ví dụ về lỗi ứng dụng bản tin trả lời ........................................................39
Hình 3.1 Lưu đồ đăng ký IMS mức cao....................................................................41
Hình 3.2 Đăng kí với người dùng chưa đăng kí ........................................................47
Hình 3.3 Đăng kí lại với người dùng đã được đăng kí..............................................49
Hình 3.4 Xóa đăng kí với người dùng đã được đăng kí. ..........................................51
Hình 3.5 Xóa đăng kí khởi tạo mạng – hết thời gian đăng kí ..................................54
Hình 3.6 Xóa đăng kí ứng dụng khởi tạo mạng bởi HSS – quản lí ..........................55
Hình 3.7 Xóa đăng kí ứng dụng khởi tạo mạng-mặt bằng dịch vụ ...........................57
Hình 3.8 Đăng kí trên SLF (trường hợp 1) ...............................................................61
Hình 3.9 Đăng kí trên SLF(trường hợp 2) ................................................................62
Hình 3.10 Mời UE trên SLF......................................................................................62
Hình 3.11 Lưu đồ thiết lập phiên IMS mức cao. ......................................................63
Hình 3.13 Biểu đồ chuỗi bản tin cho thiết lập phiên (di động) .................................68
Hình 3.14 Bảng chuỗi bản tin cho thiết lập phiên (kết thúc di động) .......................69
Hình 3.15 Biểu đồ chuỗi bản tin đối với môi trường thay đổi ..................................70
Hình 3.16 Biểu đồ chuỗi bản tin cho từ bỏ phiên .....................................................71
Hình 3.17 Biều đồ chuỗi bản tin đối với mang khởi tạo gỡ bỏ phiên .......................72
Hình 3.18 Biều đồ chuỗi bản tin cho thiết lập phiên (PSTN khởi tạo) .....................73
Hình 3.19 Biểu đồ chuỗi bản tin cho thiết lập phiên (IMS khởi tạo) ........................74
Hình 3.20 Biểu đồ chuỗi bản tin cho dỡ bỏ phiên (PSTN khởi tạo) .........................75
Hình 3.21 Biểu đồ chuỗi bản tin cho gỡ bỏ phiên (IMS khởi tạo) ...........................76
Hình 3.22 Kiến trúc tính cước IMS trực tuyến .........................................................79
Hình 3.23 IEC – Hoạt động chuyển giao đơn vị .......................................................82
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
viii
Đồ án tốt nghiệp đại học
Danh mục hình vẽ và bảng biểu
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 So sánh đặc điểm của các mô hình IMS ....................................................21
Bảng 2.1 Bảng mã lệnh Diameter .............................................................................29
Bảng 2.2 Một số AVPs..............................................................................................31
Bảng 2.3 Tổng kết sự khác nhau giữa Diameter và RADIUS ..................................40
Bảng 3.1 Thông tin được lưu trước, trong và sau quá trình đăng ký. .......................42
Bảng 3.2 Mã lệnh trong giao diện Cx và Dx ............................................................43
Bảng 3.3 Bản tin yêu cầu thanh toán khởi sự bởi SIP hoặc bản tin ISUP ...............67
Bảng 3.4 Bản tin yêu cầu thanh toán khởi tạo SIP đối với MRFC ...........................68
Bảng 3.6 Bản tin yêu cầu thanh toán (ACR) dành cho thanh toán ngoại tuyến .......77
Bảng 3.7 Bản tin trả lời thanh toán (ACA) cho thanh toán ngoại tuyến ...................78
Bảng 3.8 Cấu trúc bản tin CCR sử dụng trong thanh toán trực tuyến IMS ..............85
Bảng 3.9 Nội dung Bản tin CCA đối với thanh toán trực tuyến ...............................85
Bảng 3.10 Diameter AVP mà được sử dụng cho thanh toán IMS ............................87
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
ix
Đồ án tốt nghiệp đại học
Lời nói đầu
LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự phát triển của xã hội là nhu cầu thông tin ngày càng đòi hỏi cấp
bách đối với cuộc sống con người. Hiện tại và trong thời gian tới nhu cầu phát triển
các loại hình dịch vụ thoại, phi thoại, Internet và đặc biệt là các loại hình dịch vụ
băng rộng ngày một tăng và không thể tách rời đời sống xã hội. Để thỏa mãn nhu
cầu đó mạng viễn thông đòi hỏi phải có cấu trúc hiện đại linh hoạt và nhất là thỏa
mãn mọi nhu cầu về dịch vụ đa phương tiện. Mạng phải có tổ chức đơn giản nhưng
có nhiều chức năng. Mạng, dịch vụ và đầu cuối phải được tích hợp thì mới có khả
năng cung cấp dịch vụ băng rộng đa phương tiện cho khách hàng.
Thực tế mạng viễn thông hiện nay đã có một bước tiến dài nhờ có sự bùng nổ
của các công nghệ mới và nhu cầu sử dụng dịch vụ viễn thông của khách hàng. Tuy
nhiên trong tương lai mạng viễn thông không những chỉ thỏa mãn cho khách hàng
các dịch vụ thoại, phi thoại, Internet và các dịch vụ băng rộng mà còn phải đáp ứng
cho khách hàng các dịch vụ có độ tích hợp cao, các dịch vụ đa phương tiện với các
thuộc tính an ninh, bảo mật, chất lượng, linh hoạt và thông minh nhất.
Công nghệ mạng đã trải qua các giai đoạn chuyển đổi từ tương tự sang số, từ
chuyển mạch kênh sang chuyển mạch gói IP, từ mạng số tích hợp băng hẹp sang
mạng số tích hợp băng rộng để có thể đáp ứng nhu cầu sử dụng dịch vụ cho người
dùng đầu cuối. Mặc dù vậy mạng hiện tại vẫn không thỏa mãn hết được nhu cầu của
khách hàng. Chính vì vậy cần có một tổ chức mạng mới tập hợp được tất cả các ưu
điểm của mạng viễn thông hiện tại và phải đáp ứng được các nhu cầu truyền thông
trong tương lai.
Một trong những xu hướng phát triển hiện nay là thiết lập các phân hệ đa
phương tiện IP trong mạng NGN. Các phân hệ này là nền tảng hội tụ mạng cố định
và di động, hội tụ đầu cuối, hội tụ dịch vụ,…
Diameter là giao thức có ý nghĩa quan trọng trong IMS, cụ thể là trong quá
trình nhận thực, cấp quyền và thanh toán cho các thuê bao với nhiều yêu cầu truy
nhập và dịch vụ phương tiện khác nhau. Vì vậy, nghiên cứu để nắm bắt được cấu
trúc, hoạt động của giao thức này là việc làm cần thiết trong việc định hướng nghiên
cứu mạng và dịch vụ mới trên nền IMS.
Nội dụng đồ án bao gồm 3 chương:
Chương 1: Giới thiệu về kiến trúc IMS, chức năng của từng phần tử và một số
so sánh giữa các mô hình kiến trúc của một số tổ chức khác nhau trong chuẩn hóa
IMS.
Chương 2: Trình bày tổng quan về giao thức Diameter, lịch sử phát triển, các
thành phần Diameter, định dạng bản tin, vận chuyển, kết nối và phiên, bảo mật,…
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
1
Đồ án tốt nghiệp đại học
Lời nói đầu
Chương 3: Nghiên cứu về một số thủ tục trong IMS sử dụng giao thức Diameter
như đăng kí, xóa đăng kí, thiết lập phiên, truy vấn thông tin định tuyến, tính cước.
Em xin chân thành cảm ơn cô giáo Ths. Nguyễn Thi Thu Hằng và các thầy
cô giáo trong khoa Viễn Thông thuộc Học viện công nghệ Bưu Chính Viễn Thông
cùng gia đình đã tận tình dạy dỗ và giúp đỡ em trong quá trình học tập cũng như
làm đồ án này.
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
2
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 1-Tổng quan về IMS
CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ IMS
1.1 Sự ra đời và phát triển IMS
Phân hệ đa phương tiện IP (IMS - IP Multimedia Subsystem) là một tập các
đặc điểm kỹ thuật mô tả trong kiến trúc mạng thế hệ sau NGN cho việc thực thi các
dịch vụ đa phương tiện và thoại dựa trên IP. IMS định nghĩa một kiến trúc và cơ cấu
hoàn chỉnh cho phép hội tụ thoại, hình ảnh, dữ liệu với các công nghệ mạng di động
dựa trên cơ sở hạ tầng IP. Nó hoàn thiện lỗ hổng giữa hai mô hình truyền thông
thành công nhất, là công nghệ tế bào và Internet. Có thể hình dung được rằng người
sử dụng có thể lướt Web, chơi game trực tuyến hoặc tham gia một hội nghị video
quan trọng cho dù đang ở đâu và sử dụng các thiết bị cầm tay nào. Đó là một viễn
cảnh của IMS, cung cấp truy nhập di động cho tất cả các dịch vụ mà Internet hỗ trợ.
IMS được định nghĩa đầu tiên bởi 3GPP (Third Generation Partnership
Project), như là phần của các chuẩn làm việc hỗ trợ cho mạng GSM và công nghệ
vô tuyến phát triển. IMS đã được giới thiệu đầu tiên trong 3GPP phiên bản 5, trong
đó giao thức khởi tạo phiên SIP của IETF được chọn làm giao thức chính cho IMS.
Sau đó IMS đã được cải tiến rong các phiên bản 6 và 7 của 3GPP, bao gồm thêm
các tính năng mới như quản lý nhóm, liên kết với WLAN và các hệ thống dựa trên
CS, truy nhập băng rộng cố định.
Bên cạnh đó 3GPP2, cũng tham gia chuẩn hóa IMS. 3GPP2 được tạo ra để
phát triển các hệ điều hành liên hệ thống viễn thông của Bắc Mỹ và mạng di động
Châu Á thành hệ thống thế hệ thứ 3. Hai kiến trúc IMS này được định nghĩa bởi hai
tổ chức này khá giống nhau nhưng không hoàn toàn. 3GPP2 thêm sự điều chỉnh
thích hợp cho một vài chi tiết riêng của họ. Tuy nhiên mục đích của hai tổ chức là
để đảm bảo ứng dụng IMS sẽ làm việc tương thích trên các cơ sở hạ tầng mạng
khác nhau.
Ngoài 3GPP và 3GPP2, liên minh di động mở (OMA - Open Mobile
Alliance) đóng một vai trò quan trọng trong việc đưa ra và phát triển các chuẩn dịch
vụ của IMS. Các dịch vụ định nghĩa bởi OMA được xây dựng ở trên cơ sở hạ tầng
IMS như là bản tin nhanh, dịch vụ hiện thời và dịch vụ quản lý nhóm,…
1.2 Các yêu cầu kiến trúc
 Kết nối IP
Yêu cầu cơ bản đối với một khách hàng truy nhập tới các dịch vụ IMS là phải có
một kết nối IP. Thêm vào đó, phải sử dụng cho IPv6. Kết nối IP có thể đạt được từ
mạng nhà (home network) và từ mạng khách (visited network).
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
3
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 1-Tổng quan về IMS
 Truy nhập độc lập
IMS được thiết kế để truy nhập độc lập do đó các dịch vụ IMS có thể được
cung cấp trên bất kỳ mạng kết nối IP nào (ví dụ như GPRS, WLAN, đường dây thuê
bao số truy nhập băng rộng).
 Đảm bảo chất lượng dịch vụ cho các dịch vụ đa phương tiện IP
Trong mạng Internet công cộng, thời gian trễ của các gói tin có thể lớn và
biến động, nhiều gói đến không theo thứ tự, bị mất hoặc bị loại bỏ. Điều này sẽ
không xảy ra trong IMS. Các mạng truyền tải và truy nhập cơ sở cùng với IMS cung
cấp chất lượng dịch vụ từ đầu cuối đến đầu cuối.
Thông qua IMS, UE thương lượng dung lượng, tốc độ và yêu cầu QoS trong
quá trình thiết lập phiên hoặc thay đổi phiên SIP. UE có thể thương lượng các tham
số như sau:
 Kiểu phương tiện, hướng của lưu lượng;
 Kiểu tốc độ bít phương tiện, kích cỡ gói, tần số truyền tải gói;
 Cách sử dụng tải trọng RTP cho các loại phương tiện;
 Thích ứng băng thông;
Sau khi thương lượng các tham số tại mức ứng dụng, các UE dành tài
nguyên thích hợp từ mạng truy nhập. Khi đã tạo ra được chất lượng đầu cuối đến
đầu cuối, các UE mã hóa và đóng gói từng loại phương tiện riêng biệt với một giao
thức thích hợp (ví dụ RTP) và gửi những gói phương tiện này tới mạng truy nhập và
truyền tải mạng bằng cách sử dụng một giao thức lớp truyền tải (TCP hoặc UDP)
trên IP. Các nhà vận hành mạng thương lượng thỏa thuận mức dịch vụ để đảm bảo
mức QoS trên đường trục liên kết nối.
 Truyền thông đảm bảo
Bảo mật là yêu cầu cơ bản trong mỗi hệ thống viễn thông và IMS không phải
là ngoại lệ. IMS cung cấp ít nhất môt mức bảo mật giống như GPRS và các mạng
chuyển mạch kênh: ví dụ IMS đảm bảo rằng mọi người dùng được nhận thực trước
khi họ có thể sử dụng các dịch vụ và người dùng có thể bổ sung yêu cầu khi đã
được kết nối một phiên.
 Sắp xếp tính cước
Kiến trúc IMS cho phép sử dụng các mô hình tính cước khác nhau bao gồm
khả năng tính cước chỉ bên gọi hoặc tính cước cả bên gọi và bị gọi dựa trên các tài
nguyên đã được sử dụng trong lớp truyền tải. Sau này cước có thể tính toàn bộ cho
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
4
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 1-Tổng quan về IMS
bên gọi trong phiên IMS. Có thể sử dụng các kế hoạch tính cước khác nhau tại lớp
truyền tải và lớp IMS. Tuy nhiên, một nhà vận hành có thể bị hẫp dẫn bởi các thông
tin tính cước nảy sinh tại lớp tính cước truyền tải và IMS (dịch vụ và nội dung). Khả
năng này sẽ được cung cấp nếu một nhà vận hành tận dụng được một điểm tham
chiếu điều khiển chính sách.
Kiến trúc IMS hỗ trợ khả năng tính cước trực tuyến (online) và ngoại tuyến
(offline). Tính cước trực tuyến là quá trình tính cước mà thông tin tính cước có thể
tác động thời gian thực đến dịch vụ được đưa ra và do vậy hoạt động trực tiếp với
điều khiển phiên hoặc dịch vụ. Thực tế một nhà vận hành có thể kiểm tra tài khoản
của người dùng trước khi cho phép người dùng đó tham gia một phiên và dừng
phiên khi tài khoản đã hết. Các dịch vụ trả tiền trước là các ứng dụng cần thiết đối
với khả năng tính cước trực tuyến. Tính cước ngoại tuyến là một quá trình tính cước
mà thông tin tính cước không tác động thời gian thực tới các dịch vụ đưa ra. Đây là
mô hình truyền thống trong đó thông tin tính cước được thu thập trong một giai
đoạn riêng và vào cuối giai đoạn đó nhà vận hành mạng sẽ gửi hóa đơn tới khách
hàng.
 Hỗ trợ chuyển vùng
Từ quan điểm của người sử dùng điều quan trọng là phải được truy nhập tới
dịch vụ bất kể họ đang ở vị trí địa lý nào. Tính năng chuyển vùng làm cho việc sử
dụng các dịch vụ là có thể thực hiện được, kể cả người sử dụng đó có đang nằm
trong vị trí địa lý của mạng nhà hay không.
 Liên kết với các mạng khác
Rõ ràng là IMS không thể cùng được triển khai trên toàn thế giới. Hơn nữa,
mọi người không thể thay đổi thiết bị kết cuối hoặc đăng ký thuê bao điện thoại một
cách nhanh chóng. Điều này nảy sinh một vấn đề làm thế nào để kết nối được tới
người dùng bất kể họ đang ở đâu và sử dụng loại đầu cuối nào. Để trở thành một
kiến trúc và công nghệ mạng truyền thông thành công, IMS phải có khả năng kết
nối tới nhiều khách hàng nhất có thể.
Do vậy, IMS phải hỗ trợ các kết nối với các người dùng PSTN, ISDN, di
động và Internet. Thêm nữa, nó cần có khả năng hỗ trợ các phiên với ứng dụng
Internet.
 Phát triển dịch vụ
Tầm quan trọng của mặt phẳng dịch vụ có thể mở rộng để đưa ra các dịch vụ
mới nhanh chóng, điều đó có nghĩa là các phương pháp cũ của việc chuẩn hóa các
dịch vụ viễn thông, các ứng dụng và dịch vụ bổ sung là không được chấp nhận nữa.
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
5
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 1-Tổng quan về IMS
Do đó 3GPP đã chuẩn hóa các khả năng dịch vụ để hỗ trợ thoại, hình ảnh, đa
phương tiện, các bản tin, chia sẻ tệp (file), truyền số liệu và các dịch vụ bổ sung cơ
bản trong IMS.
 Thiết kế phân lớp
3GPP đã quyết định sử dụng phương pháp phân lớp cho thiết kế kiến trúc
IMS. Điều này có nghĩa là các dịch vụ kênh mang và truyền tải tách biệt với mạng
báo hiệu IMS và các dịch vụ quản lý phiên. Hơn nữa các dịch vụ là chạy trên mạng
báo hiệu IMS.
Phương pháp phân lớp gia tăng tầm quan trọng của lớp ứng dụng. Khi các
ứng dụng tách biệt nhau và các chức năng chung có thể được cung cấp bởi mạng
IMS cơ sở thì các ứng dụng chạy trên UE sử dụng nhiều kiểu truy nhập khác nhau.
1.3 Kiến trúc phân lớp IMS
IMS là một chuẩn dựa trên mạng viễn thông toàn IP, sử dụng cả mạng có dây
và không dây hiện tại với sự đa dạng các dịch vụ đa phương tiện bao gồm: audio,
video, thoại, văn bản, và dữ liệu. Các dịch vụ dựa trên IMS có thể được phân chia
thành ba loại như sau:

Dịch vụ phi thời gian thực như dịch vụ tin nhắn và phân phối nội dung đa
phương tiện.

Dịch vụ gần thời gian thực ví dụ như Push to talk qua mạng thông tin di động
tổ ong và dịch vụ Game.

Dịch vụ thời gian thực như thoại, audio hoặc video, hội nghị dựa trên nền
chuyển mạch gói.
Mạng di động và cố định có thể được hội tụ trên nền tảng IMS hoàn toàn IP.
Để thấy được xu hướng đó, một mạng IMS được định nghĩa trong một kiến trúc
mặt phẳng ngang, bao gồm 3 lớp chức năng: truyền tải, điều khiển và ứng dụng như
được chỉ ra ở hình 1.1.
Lớp dưới cùng là lớp truyền tải thực hiện truyền tải các luồng phương tiện.
Lớp này bao gồm các thiết bị switch, router và các thực thể xử lý phương tiện như
media gateway, media server, được sử dụng cho cả mạng đường trục và mạng truy
nhập. Người dùng của mạng IMS có thể kết nối thông qua sự đa dạng về mạng truy
nhập và kỹ thuật bao gồm cả mạng không dây và có dây. Một vài người sử dụng có thể
kết nối trực tiếp tới IMS thông qua mạng dựa trên IP, người dùng khác có thể kết nối
gián tiếp với mạng IMS thông qua PSTN. Mỗi một kiểu kết nối trên tới mạng IMS đều
được thực hiện dễ dàng bởi các phần tử logic trong lớp truyền tải. Như là một lớp truy
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
6
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 1-Tổng quan về IMS
nhập không phụ thuộc mạng, IMS có thể kết nối đến nhiều loại mạng khác nhau hiện
có:
 Mạng di động thế hệ 3 (3G UMTS);
 Mạng di động thế hệ 2,5 (2,5G GPRS);
 Các mạng IP hiện nay như WLAN, WiMax;
 PSTN qua Gateway;
 Mạng cố định của các khu dân cư (DSL) và cable băng rộng;
 Mạng cố định của khu kinh doanh qua IP Centrex.
Mục đích của lớp truyền tải là tách biệt các lớp cao hơn của IMS khỏi các công
nghệ mạng truy nhập phức tạp trong việc nhận và gửi báo hiệu, phương tiện từ thiết bị.
Các phần tử mạng trong lớp truyền tải IMS cung cấp một giao diện chung tới lớp điều
khiển và không quan tâm tới mạng truy nhập. Các phần tử này chịu trách nhiệm biên
dịch các giao thức từ mạng kết nối thành các giao thức cần thiết tác động với mạng lõi
IMS.
Lớp Ứng
Dụng
AS
AS
AS
BGCF
CSCF
Lớp Điều
Khiển
HSS
MRFC
MGCF
SGW
MRFP
Lớp Truyền
tải
SGSN
RAN
GGSN
Các
mạng IP
mở rộng
SEG
PSTN/ các
mạng CS
mở rộng
IMS_MGW
Lưu lượng báo hiệu
Lưu lượng người dùng
WLAN,
ADSL,Cáp
…
Hình 1.1 Kiến trúc phân lớp IMS
Lớp thứ hai trong kiến trúc IMS là lớp điều khiển, bao gồm các phần tử
của mạng báo hiệu (ví dụ: CSCF, HSS, MGCF…) để hỗ trợ điều khiển phiên
chung, điều khiển phương tiện và điều khiển truy nhập qua các giao thức báo
hiệu như SIP, Diameter, H248. Lớp điều khiển là mạng lõi của IMS, cung cấp
khả năng điều khiển hiệu quả cho các thiết bị của người sử dụng kết nối tới nhiều
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
7
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 1-Tổng quan về IMS
kiểu mạng truy nhập. Lớp này cũng bao gồm server thuê bao nhà (HSS) để lưu
trữ thông tin như vị trí vật lý của người dùng, phân phát tài nguyên và dữ liệu
bảo mật có liên quan.
Lớp thứ 3 trong kiến trúc IMS là lớp ứng dụng. Lớp này bao gồm các server
ứng dụng như server ứng dụng SIP, server truy nhập dịch vụ mở bên thứ 3 và các
điểm điều khiển dịch vụ mở kế thừa. IMS điều khiển dịch vụ thông qua mạng thuê
bao nhà và các thành phần của mạng báo hiệu được phân phối trong lớp dịch vụ và
lớp điều khiển. Những thuê bao khả thi này có thể nhận dữ liệu cùng loại các dịch
vụ trong khi chúng chuyển giao.
Khi đưa ra một cấu trúc mạng lõi đơn của một mạng lõi cấu trúc theo
chiều ngang cho bất kỳ một loại mạng truy nhập và dịch vụ khác nhau, kiến trúc
phân hệ IMS mang lại lợi thế xoá bỏ kiến trúc dịch vụ theo chiều dọc truyền
thống. Kiến trúc phân hệ IM tạo lập một nguồn tài nguyên chia sẻ hấp dẫn và cơ
hội cho việc tiết kiệm chi phí của nhà khai thác mạng và nhà cung cấp dịch vụ.
1.4 Kiến trúc chức năng IMS
1.4.1 Sơ đồ khối kiến trúc
3GPP, ETSI và diễn đàn Parlay định nghĩa kiến trúc chức năng của IMS như
trên hình vẽ 1.2:
M¹ ng ®a ph- ¬ng tiÖn IP
M¹ ng b¸ o hiÖu di
®éng kÕthõa
PSTN
Mb
Mb
PSTN
BGCF
CSCF
Mm
PSTN
Mk
Mk
Mw
Mj
Mi
IMSMGW
MGCF
Mr
Mb
MRFP
MRFC
Mb
Mb
HSS
Dx
Mw
P-CSCF
Gq
SLF
UE
Gm
Mp
Mb
Cx
CSCF
Mg
Mn
C, D,
Gc, Gr
BGCF
Ph©n hÖIM
Hình 1.2 Sơ đồ kiến trúc chức năng IMS của 3GPP
IMS trong NGN thực hiện 3 chức năng chính:
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
8
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 1-Tổng quan về IMS
 Hội tụ mạng di động và mạng cố định;
 Hội tụ dịch vụ, cung cấp dịch vụ truyền thông đa phương tiện trên nền gói
IP;
 Hội tụ đầu cuối;
1.4.2 Chức năng các phần tử trong IMS
CSCF có thể có một số vai trò khác nhau khi được sử dụng trong phân hệ đa
phương tiện IP. Nó có thể hoạt động như một Proxy-CSCF (P-CSCF), như một
Serving-CSCF (S-CSCF), và có thể như một Interrogating-CSCF (I-CSCF). Hình
1.3 thể hiện kiến trúc CSCF.
Các ứng dụng và chức năng hỗ trợ nội dung
CSCF
S-CSCF
MRF
HSS
I-CSCF
P-CSCF
Đường trục IP
Hình 1.3 Kiến trúc CSCF
1.4.2.1 CSCF ủy quyền (P-CSCF)
P-CSCF là điểm giao tiếp đầu tiên trong IMS. Địa chỉ của nó được UE tìm ra
sau khi kích hoạt thành công một ngữ cảnh PDP. P-CSCF xử lý như một người đại
diện tiếp nhận yêu cầu rồi phục vụ hoặc gửi chúng đi. P-CSCF sẽ không thay đổi
các URI yêu cầu trong bản tin INVITE SIP. P-CSCF có thể cư xử như một UA
(User Agent – tác nhân người dùng) nhưng nó có thể kết thúc độc lập với giao dịch
SIP. Chức năng điều khiển chính sách (PCF) là một thực thể logic của P-CSCF.
P-CSCF thực hiện các chức năng sau:
 Chuyển tiếp yêu cầu đăng ký SIP nhận được từ UE tới một I-CSCF đã xác
định sử dụng tên miền mạng nhà khi được UE cung cấp;
 Chuyển tiếp một bản tin SIP nhận được từ UE tới một server SIP (ví dụ
S-CSCF) với tên của P-CSCF đã nhận được từ thủ tục đăng ký;
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
9
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 1-Tổng quan về IMS
 Gửi trả lời hoặc yêu cầu tới UE;
Phát hiện hoặc điều khiển các yêu cầu thiết lập phiên khẩn cấp như các thủ
tục điều khiển lỗi.
 Phát ra các CDR;
 Bảo dưỡng hệ thống bảo mật giữa nó và UE;
 Thực hiện nén hoặc giải nén các bản tin SIP;
 Trao quyền quản lí mạng mang và quản lí QoS;
1.4.2.2 CSCF hỏi (I-CSCF)
I-CSCF là điểm giao tiếp trong phạm vi mạng của mạng nhà khai thác cho tất
cả các kết nối tới thuê bao của nhà khai thác mạng, hoặc một thuê bao chuyển mạng
hiện tại nằm trong phạm vi vùng phục vụ của nhà khai thác mạng. Trong một mạng
có thể có nhiều I-CSCF.
I-CSCF thực hiện các chức năng sau:
 Đăng kí

Phân bổ một S-CSCF cho một người dùng thực hiện đăng kí SIP;
 Các luồng liên quan đến phiên và không liên quan đến phiên

Định tuyến yêu cầu SIP nhận được từ mạng khác tới S-CSCF;

Nhận địa chỉ của S-CSCF từ HSS;

Gửi yêu cầu hoặc trả lời SIP tới S-CSCF đã được xác định;
 Sử dụng tài nguyên và thanh toán

Phát ra các CDR;
 Cổng liên mạng ẩn cấu hình: trong việc thực hiện các chức năng trên nhà
khai thác có thể sử dụng chức năng cổng liên mạng ẩn cấu hình (THIG)
trong I-CSCF hoặc kĩ thuật khác để ẩn cấu hình và khả năng của mạng khỏi
các mạng ngoài. Khi một I-CSCF được chọn để ẩn cấu hình thì để truyền
phiên qua các miền mạng khác nhau I-CSCF (THIG) sẽ gửi yêu cầu hoặc đáp
ứng SIP tới I-CSCF (THIG) khác được phép vận hành và bảo dưỡng độc lập
cấu hình.
1.4.2.3 CSCF phục vụ (S-CSCF)
S-CSCF thực hiện dịch vụ điều khiển phiên cho UE. Nó bảo dưỡng trạng thái
một phiên khi cần thiết để nhà khai thác mạng hỗ trợ các dịch vụ. Trong phạm vi
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
10
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 1-Tổng quan về IMS
mạng của nhà khai thác các S-CSCF khác nhau có thể có các chức năng khác nhau.
S-CSCF thực hiện các chức năng như sau:
 Đăng kí

Có thể xử lí như một REGISTRAR (hộ tịch viên), nó tiếp nhận yêu
cầu đăng kí và thiết lập thông tin khả dụng cho nó qua server vị trí (ví
dụ HSS).
 Lưu lượng liên quan đến phiên và không liên quan đến phiên
 Điều khiển phiên cho các đầu cuối đã đăng kí. Nó sẽ từ chối truyền

thông IMS từ hoặc tới nhận dạng người dùng chung đã bị ngăn chặn
khỏi IMS sau khi đã hoàn thành các thủ tục đăng kí;
Nó có thể xử lí như một Proxy Server, nó tiếp nhận các yêu cầu và

phục vụ hoặc gửi chúng đi;
Nó có thể xử lí như một UA. Nó có thể kết thúc mà không phụ thuộc
vào phiên giao dịch SIP;


Tương tác với mặt bằng dịch vụ để hỗ trợ các loại dịch vụ;
Cung cấp cho các điểm đầu cuối bằng việc cung cấp các thông tin;

Thay mặt cho một điểm đầu cuối khởi tạo (ví dụ thuê bao khởi tạo
hoặc UE)
o Nhận địa chỉ của I-CSCF từ cơ sở dữ liệu để nhà khai thác mạng
phục vụ thuê bao đích từ tên người dùng đích (ví dụ URL tel hoặc
URI SIP), khi thuê bao đích là khách từ một nhà khai thác mạng
khác gửi yêu cầu hoặc trả lời SIP tới I-CSCF đó.
o Khi tên của thuê bao đích (URL tel hoặc URI SIP) và thuê bao khởi
tạo là khách của cùng một nhà khai thác mạng gửi yêu cầu hoặc đáp
ứng SIP tới một I-CSCF trong phạm vi mạng của nhà khai thác.
o Phụ thuộc vào chính sách của nhà khai thác mà yêu cầu hoặc đáp
ứng SIP gửi tới server SIP khác đặt trong phạm vi một miền ISP bên
ngoài IMS.
o Gửi yêu cầu hoặc đáp ứng SIP tới BGCF để định tuyến cuộc gọi tới
miền PSTN hoặc miền chuyển mạch kênh.
 Thay mặt điểm đầu cuối đích (thuê bao kết cuối hoặc UE)
o Gửi trả lời hoặc yêu cầu SIP tới một P-CSCF tới một thuê bao nhà
trong phạm vi mạng nhà, hoặc cho một thuê bao chuyển mạng trong
phạm vi mạng khách mà ở đó mạng nhà không có một I-CSCF trong
tuyến.
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
11
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 1-Tổng quan về IMS
o Gửi trả lời hoặc yêu cầu SIP tới một BGCF để định tuyến cuộc gọi
tới PSTN hoặc miền chuyển mạch kênh.
 Sử dụng tài nguyên và thanh toán
 Phát ra các CDR.
1.4.2.4 Chức năng điều khiển chuyển mạng (BGCF)
Chức năng điều khiển cổng chuyển mạng (BGCF) lựa chọn mạng PSTN
hoặc mạng chuyển mạch kênh (CSN) mà lưu lượng sẽ được định tuyến sang. Nếu
BGCF xác định được rằng lưu lượng chuyển mạng đó sẽ tới mạng PSTN hay mạng
chuyển mạch kênh 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 chuyển sang mạng
không nằm cùng với BGCF thì BGCF sẽ gửi báo hiệu phiên này tới BGCF đang
quản lý mạng đích đó.
BGCF thực hiện các chức năng như sau:
 Nhận yêu cầu từ S-CSCF để lựa chọn một điểm chuyển lưu lượng phù hợp
sang PSTN hay CSN;
 Lựa chọn mạng đang tương tác với PSTN hay CSN. Nếu như sự tương tác ở
trong một mạng khác thì BGCF sẽ gửi báo hiệu SIP tới BGCF của mạng đó.
Nếu như sự tương tác nằm trong một mạng khác và nhà khai thác yêu cầu ẩn
cấu hình mạng đó thì BGCF gửi báo hiệu SIP thông qua một I-CSCF (THIG)
về phía BGCF của mạng đó;
 Lựa chọn MGCF trong mạng đang tương tác với PSTN hoặc CSN và gửi báo
hiệu SIP tới MGCF đó. Điều này không thể sử dụng khi tương tác nằm trong
một mạng khác;
 Đưa ra các CDR.
BGCF có thể sử dụng thông tin nhận được từ các giao thức khác hoặc sử dụng
thông tin quản lí khi lựa chọn mạng sẽ tương tác.
1.4.2.5 Server thuê bao nhà (HSS)
Đây là cơ sở dữ liệu chung cho tất cả các người dùng, nó chứa cả HLR trong
mạng GPRS. HSS chịu trách nhiệm lưu trữ danh sách các đặc điểm và thuộc tính
dịch vụ của người dùng đầu cuối. Danh sách này được sử dụng để kiểm tra vị trí và
các biện pháp truy nhập thuê bao. HSS cung cấp thông tin thuộc tính người dùng
một cách trực tiếp hoặc thông qua các server. Thuộc tính thuê bao lưu trữ gồm:
nhận dạng người dùng, dịch vụ đã đăng ký, thông tin trao quyền. HSS chứa các
chức năng đa phương tiện IP để truyền tải thông tin tới các thực thể thích hợp trong
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
12
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 1-Tổng quan về IMS
mạng lõi để thiết lập cuộc gọi hoặc phiên, an ninh, trao quyền vv. Nó cũng truy
nhập vào các server nhận thực như AUC, AAA.
Các ứng dụng và chức năng hỗ trợ nội dung
ISC (SIP)
Cx (Diameter)
HSS
HSS
HSS
S-CSCF
Mw (SIP)
Dx
I-CSCF
SLF
(Diameter)
Mw (SIP)
P-CSCF
Gm (SIP)
Hình 1.4 Giao diện Diameter giữa HSS, SLF và các CSCF, giao diện SIP giữa các
CSCF
1.4.2.6 Chức năng định vị đăng ký thuê bao (SLF)
SLF (Subcription location function) được sử dụng như là một cơ chế phân
giải cho phép I-CSCF, S-CSCF và AS tìm được địa chỉ của HSS, nơi chứa số liệu
thuê bao khi nhiều HSS với các địa chỉ khác nhau được sử dụng trong mạng của nhà
khai thác.
1.4.2.7 Chức năng điều khiển cổng phương tiện (MGCF)
Chức năng điều khiển cổng phương tiện MGCF là một cổng hỗ trợ thông tin
giữa các người sử dụng IMS và mạng chuyển mạch kênh. MGCF và các cổng
phương tiện (IMS-MGW) chịu trách nhiệm cho báo hiệu và chuyển đổi các phương
tiện giữa miền chuyển mạch gói và các mạng chuyển mạch kênh (PSTN chẳng hạn).
MGCF giao tiếp với S-CSCF (hoặc BGCF) qua giao thức SIP. Báo hiệu cuộc gọi
SS7 hoặc ISUP được chuyển từ cổng báo hiệu của mạng chuyển mạch kênh và
MGCF qua giao thức SIGTRAN. MGCF phải phiên dịch các bản tin SIP và ISUP
để đảm bảo tương tác giữa hai giao thức này. Tất cả các báo hiệu điều khiển cuộc
gọi từ các người sử dụng ở mạng chuyển mạch kênh đều được đưa đến MGCF để
chuyển đổi ISUP (hay BICC) vào giao thức SIP, sau đó chuyển phiên đến IMS.
Tương tự tất cả các báo hiệu khởi nguồn từ IMS đến các người sử dụng ở mạng
chuyển mạch kênh được gửi đến MGCF. MGCF cũng điều khiển các kênh phương
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
13
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 1-Tổng quan về IMS
tiện trong thực thể liên quan của mặt phẳng người sử dụng. Ngoài ra MGCF cũng
có khả năng báo cáo thông tin thanh toán cho chức năng tập hợp tính cước CCF.
Thành phần này là điểm kết cuối cho PSTN/ PLMN cho một mạng xác định.
MGCF thực hiện các chức năng sau:
 Điều khiển trạng thái cuộc gọi gắn liền với điều khiển kết nối cho các kênh
phương tiện trong một MGW;
 Truyền thông với CSCF;
 MGCF lựa chọn CSCF phụ thuộc vào số định tuyến cho các cuộc gọi lối vào
từ các mạng kế thừa;
 Thực hiện chuyển đổi giao thức giữa mạng kế thừa (ví dụ ISUP, R1/ R2
v.v..) và các giao thức điều khiển cuộc gọi trong IMS.
1.4.1.8 Chức năng tài nguyên đa phương tiện (MRF)
Kiến trúc liên quan đến chức năng tài nguyên đa phương tiện (MRF) được
thể hiện trong hình 1.5:
AS
ISC
S-CSCF
Mr
MRFC
Mp
MRFP
Mb
Hình 1.5 Kiến trúc MRF
MRF được phân tách thành bộ điều khiển chức năng tài nguyên đa phương
tiện MRFC và bộ xử lí chức năng tài nguyên đa phương tiện MRFP.
Bộ điều khiển chức năng tài nguyên đa phương tiện (MRFC): hỗ trợ các dịch
vụ liên quan đến kênh mang hội nghị, thông báo cho người sử dụng hay chuyển đổi
mã kênh mang. MRFC diễn giải báo hiệu SIP nhận được từ S-CSCF và sử dụng các
lệnh MEGACO (giao thức điều khiển cổng phương tiện) để điều khiển MRFP (bộ
xử lý chức năng tài nguyên đa phương tiện). MRFC có khả năng gửi các thông tin
thanh toán đến chức năng tập hợp tính cước CCF và hệ thống tính cước trực tuyến
OCS.
Nhiệm vụ của của MRFC như sau:
 Điều khiển tài nguyên phương tiện trong MRFP;
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
14
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 1-Tổng quan về IMS
 Dịch thông tin đến từ AS và S-CSCF (ví dụ nhận dạng phiên) để điều khiển
MRFP một cách phù hợp.
Bộ xử lý chức năng tài nguyên đa phương tiện (MRFP): Cung cấp các tài
nguyên mặt phẳng người sử dụng theo yêu cầu và chỉ thị của MRFC
Nhiệm vụ của MRFP như sau:
 Cung cấp tài nguyên để MRFC điều khiển;
 Trộn các luồng phương tiện vào (ví dụ đối với nhiều phần phương tiện);
 Tài nguyên luồng phương tiện (thông báo đa phương tiện);
 Xử lí luồng phương tiện (ví dụ chuyển mã âm thanh, phân tích phương tiện).
1.4.2.9 Cổng phương tiện IMS (IMS-MGW)
IMS- MGW cung cấp kết nối mặt phẳng người dùng giữa các mạng chuyển
mạch kênh (PSTN, GSM) và IMS. Nó có thể kết thúc các kênh mang từ mạng
chuyển mạch kênh và các luồng phương tiện từ mạng đường trục (ví dụ luồng RTP
trong mạng IP). IMS-MGW có thể hỗ trợ chuyển đổi phương tiện điều khiển mang
và xử lí tải trọng (ví dụ mã hóa, triệt vọng, cầu hội nghị). Nó có thể:
 Tương tác với MRCF để điều khiển tài nguyên;
 Điều khiển tài nguyên như triệt tiếng vọng…
 Có thể cần phải mã hóa.
IMS-MGW còn được điều khiển bởi MGCF
1.4.2.10 Cổng báo hiệu (SGW)
Chức năng cổng báo hiệu được sử dụng để kết nối các mạng báo hiệu khác
nhau ví dụ mạng báo hiệu SCTP/ IP và mạng báo hiệu SS7. SGW thực hiện chuyển
đổi báo hiệu (cả hai hướng) tại lớp truyền tải. Chức năng cổng báo hiệu có thể triển
khai như một thực thể đứng một mình hoặc bên trong thực thể khác. Các luồng
phiên trong đặc tả này không thể hiện SGW nhưng khi làm việc với PSTN hay miền
chuyển mạch kênh thì cần có một SGW để chuyển đổi truyền tải báo hiệu.
1.4.2.11 Server ứng dụng (AS)
3GPP đặc tả rằng mỗi UE đều có mạng nhà và có thể đăng ký tập các dịch vụ
với mạng nhà của nó (các dịch vụ đăng ký tại mạng nhà). Các tiêu chuẩn 3GPP hiện
thời đòi hỏi rằng mạng nhà của UE phải cung cấp điều khiển dịch vụ cho mạng
khách.
Các AS không chỉ đơn thuần là các thực thể IMS mà đúng hơn là các chức
năng trên cùng của IMS. Các AS được trình bầy ở đây như là bộ phận của IMS vì
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
15
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 1-Tổng quan về IMS
chúng là các thực thể cung cấp các dịch vụ đa phương tiện giá trị gia tăng trong
IMS.
AS đăng trong mạng nhà của người sử dụng hay tại vị trí của người thứ ba.
Các dịch vụ cung cấp không chỉ hạn chế trên các dịch vụ dựa trên SIP mà cả các
dịch vụ dựa trên môi trường dịch vụ của mạng thông minh CAMEL (Customized
Application for Mobile network Enhanced Logic) và kiến trúc dịch vụ mở (OSA).
1.4.2.12 Chức năng quyết định chính sách (PDF)
PCF chịu trách nhiệm đưa ra các quyết định về chính sách dựa trên thông tin
phiên và thông tin liên quan đến phương tiện nhận được từ P-CSCF. Nó hoạt động
như một điểm quyết định chính sách để điều khiển SBLP (Service based local
policy: chính sách địa phương dựa trên dịch vụ).
1.4.2.13 Cổng an ninh (SEG)
SEG bảo vệ hệ thống thông tin giữa các miền an ninh, lưu lượng sẽ được
truyền qua cổng an ninh (SEG) trước khi vào hoặc ra miền an ninh. Miền an ninh
được coi là một mạng được quản lý bởi một thẩm quyền quản lý. Thông thường đây
là biên giới của các nhà khai thác mạng. SEG được đặt tại biên của miền an ninh và
nó áp đặt chính sách an ninh của miền an ninh cho các SEG khác trong miền an
ninh kết cuối. Nhà khai thác mạng phải có nhiều SEG trong mạng của mình để tránh
sự cố. SEG có thể được quy định để tương tác với tất cả các kết cuối miền an ninh
hay chỉ được định nghĩa cho một tập con các kết cuối này.
1.4.3 Các giao diện trong IMS
Các giao diện chính của IMS như trên hình 1.6 và có thể phân loại thành một
số nhóm.
 Các giao diện để điều khiển dịch vụ và báo hiệu dựa trên SIP gồm: Mg, Mi,
Mj, Mk, Mr, Mw, Gm, ISC. Tất cả các giao diện này sử dụng báo hiệu SIP.
 Giao diện Mg cho phép CSCF tương tác với MGCF.
 Giao diện Mi cho phép CSCF chuyển báo hiệu phiên đến BGCF để có
thể chuyển đến mạng chuyển mạch kênh.
 Giao diện Mj cho phép một BGCF chuyển báo hiêu phiên đến một
MGCF được lựa chọn để truyền phiên đến mạng chuyển mạch kênh.
 Giao diện Mk cho phép một BGCF chuyển báo hiệu phiên đến một
BGCF khác.
 Giao diện Mr cho phép S-CSCF tương tác với một MRFC.
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
16
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 1-Tổng quan về IMS
 Giao diện Mw cho phép một I-CSCF hướng các kết cuối tại máy di
động đến một S-CSCF.
 Giao diện Gm giao diện này được sử dụng để truyền tải tất cả các bản
tin báo hiệu SIP giữa UE và IMS. Phần tử IMS giao diện với UE là
P-CSCF.
 Giao diện ISC được sử dụng để trao đổi bản tin báo hiệu giữa S-CSCF
với các AS.
Dh
Sh,Si
Mạng truy nhập kết nối IP
Ut
AS
SLF
HSS
PDF
ISC
Dx
Cx
I-CSCF
M Các mạng đa
m phương tiện IP
Mw
Gm
P-CSCF
S-CSCF
MRFC
Mr
Mg
Gq
Mi
UE
Go
GGSN
SGSN
Mb
MGCF
Mn
Các mạng
IMS khác
Mp
Mj
PDF
Mw
BGCF
Mb
SGW
Miền CS
IM-MGW
RAN
Mb
MRFP
Hình 1.6 Kiến trúc IMS với các giao diện
 Các giao diện cho các cổng phương tiện dựa trên báo hiệu H248/MEGACO
gồm các giao diện Mc và Mp.
 Giao diện Mc cho phép một cổng báo hiệu điều khiển cổng phương
tiện. Chẳng hạn nó được sử dụng giữa MGCF và IMS-MGW, giữa
MSC server và CS-MGW hay giữa GMSC server và CS-MGW.
 Giao diện Mp cho phép MRFC điều khiển các tài nguyên luồng
phương tiện do MRFP cung cấp
 Giao diện sử dụng giao thức DIAMETER: Cx, Gq, Dx, Sh, Dh
 Giao diện Cx. Giao diện giữa CSCF và HSS cho phép CSCF nhận
được thông tin di động và định tuyến liên quan đến người sử dụng di
động để CSCF có thể xác định cách xử lý phiên từ HSS. Giao diện
này được I-CSCF và S-CSCF sử dụng khi người sử dụng đăng ký
phiên hoặc để điều khiển phiên.
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
17
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 1-Tổng quan về IMS
 Giao diện Gq. Giao diện này được sử dụng để truyền tải thông tin
thiết lập chính sách giữa chức năng ứng dụng và PDF khi PDF đứng
riêng. Giao diện này chỉ có trong R5.
 Giao diện Dx. Khi có nhiều HSS với các địa chỉ khác nhau được sử
dụng trong mạng, cả hai I-CSCF và HSS đều không thể biết cần tiếp
xúc với HSS nào, vì thể chúng trước tiên phải tiếp xúc với SLF. Dx
được sử dụng cho trường hợp này.
 Giao diện Sh. Một AS có thể cần hỏi HSS về số liệu của người sử
dụng hoặc yêu cầu SIP được gửi đến S-CSCF nào. HSS lưu giữ danh
sách các AS mà nó cho phép nhận hoặc lưu các số liệu này.
 Giao diện Dh. Giao diện này được sử dụng kết hợp với giao diện Sh
để tìm kiếm HSS trong trường hợp có nhiều HSS với địa chỉ khác
nhau được sử dụng trong mạng.
 Các giao diện với các mạng ngoài gồm Mb, Mm, và Go.
 Giao diện Mb là giao diện định tuyến và truyền tải tiêu chuẩn IPv6
với các mạng IP ngoài. Giao diện Mb có thể giống như giao diện Gi
 Giao diện Mm là giao diện báo hiệu dựa trên IP tiêu chuẩn để xử lý
báo hiệu giữa IMS và các mạng IP ngoài.
 Giao diện Go cho phép PCF (chức năng điều khiển chính sách) áp
dụng điều khiển chính sách về sử dụng kênh mạng trong GGSN. Giao
diện này sử dụng giao thức COPS (Common open policy service: dịch
vụ chính sách mở chung). Giao diện này cho phép các nhà khai thác
điều khiển QoS trong mặt phẳng người sử dụng và trao đổi các thông
tin liên quan tính cước giữa IMS và mạng GPRS.
 Giao diện với mạng thông minh CAMEL: Si. Giao diện này được sử
dụng giao thức MAP (mobile application part: phần ứng dụng di
động). Giao diện này được CAMEL AS (IM-SSF) sử dụng để truyền
thông tin với HSS. Giao diện Si được sử dụng để truyền tải thông tin
đăng ký CAMEL từ HSS đến IM-SSF.
 Giao diện giữa UE với AS: Ut. Giao diện này cho phép UE quản lý là
lập cấu hình thông tin liên quan đến dịch vụ của nó một cách an ninh.
Giao diện này được chuẩn hóa trong R6.
1.5 Mô hình IMS của một số tổ chức tiêu chuẩn
Bên cạnh 3GPP, các tổ chức khác như IETF, ITU-T, ETSI... cũng nghiên cứu
và đưa ra các phát hành về IMS.
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
18
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 1-Tổng quan về IMS
1.5.1 Mô hình IMS của ITU-T
ITU-T tiếp cận mạng NGN từ nền tảng cố định PSTN/ISDN. Mạng PSTN/
ISDN hiện nay đã phát triển toàn cầu, số lượng thuê bao hiện đang chiếm ưu thế
hơn hẳn so với các thuê bao di động hay Internet. Nhưng với cơ sở công nghệ mạng
thì vẫn dựa trên nền mạng chuyển mạch kênh và đầu cuối cố định không có khả
năng đáp ứng các dịch vụ thông minh, hơn nữa mạng truy nhập vẫn chưa số hóa
hoàn toàn do vậy khả năng truyền tải tốc độ cao băng thông lớn với mạng cố định
đã bộc lộ nhiều khuyết điểm.
Kiến trúc được xây dựng trên cơ sở kế thừa mạng chuyển mạch kênh truyền
thống. Theo đó kiến trúc IMS của ITU-T chủ yếu cung cấp dịch vụ thoại và các
dịch vụ đa phương tiện trên các đầu cuối thuộc mạng PSTN và người dùng mạng
IMS.
Hình 1.7 Mô hình IMS theo ITU-T
Mô hình IMS mà ITU-T đưa ra có đầy đủ các thành phần bắt buộc của phân
hệ IM nói chung bao gồm: Các thành phần điều khiển IMS: P-CSCF, S-CSCF, ICSCF, các thành phần điều khiển tài nguyên và điều khiển tương tác: BGCF,
MGCF, SGW, và các thành phần điểu khiẩn tài nguyên và tương tác phương tiện:
MGF, MGW. Chức năng của các thành phần này tương tự như chức năng các phần
tử trong mô hình IMS tổng quát. Kiến trúc lõi IMS, kiến trúc phân phối dịch vụ,
kiến trúc kết nối liên mạng và kiến trúc tính cước.
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
19
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 1-Tổng quan về IMS
1.5.2 Mô hình IMS trong NGN của ETSI
Việc chuẩn hoá IMS được hai tổ chức 3GPP và ITU-T chịu trách nhiệm
chính. Ngoài ra, IMS còn được tiếp tục chuẩn hoá bởi tổ chức ETSI như một chuẩn
dựa trên mạng IP cung cấp các dịch vụ đa phương tiện.
Mô hình IMS mà tổ chức ETSI này đưa ra được xem xét trên nền tảng và
dịch vụ Internet. Internet hiện nay có tốc độ phát triển nhanh nhất, chỉ trong khoảng
thời gian cỡ 10 năm, Inernet đã phát triển toàn cầu. Nền tảng công nghệ cho Internet
dựa trên công nghệ gói IP do vậy Internet được coi là mạng dữ liệu có khả năng
truyền tải lớn nhất. Tuy nhiên, Internet không đảm bảo chất lượng đối với các dịch
vụ thời gian thực và hướng kết nối. Khi xây dựng mô hình IMS trên nền tảng mạng
Internet vấn đề chính là việc quản lý và điều khiển chất lượng dịch vụ đối với các
dịch vụ yêu cầu các mức QoS khác nhau. Mô hình mà ETSI đưa ra như hình 1.8.
Hình 1.8 Mô hình IMS của ETSI
Với kiến trúc IMS của ETSI, so với kiến trúc của 3GPP thì một số khối chức
năng được thêm vào để thực hiện chức năng tương tác với các mạng IP khác như
IWF, SPDF, I-BCF, SGF. Còn lại các thành phần cơ sở dữ liệu HSS, thành phần
điều khiển IMS gồm P-CSCF, I-CSCF, S-CSCF; thành phần điều khiển tương tác
như MGCF, BGCF, SGW; các thành phần tương tác như OSA-SCS, OSA-AS, IMSSF, CSE; các thành phần tài nguyên MRF; thành phần tương tác phương tiện
MGW; và các giao diện trong mạng đều tương tự như kiến trúc của 3GPP.
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
20
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 1-Tổng quan về IMS
Với kiến trúc IMS của ETSI, so với kiến trúc của 3GPP thì một số khối chức
năng được thêm vào để thực hiện chức năng tương tác với các mạng IP khác như
IWF, SPDF, I-BCF, SGF. Còn lại các thành phần cơ sở dữ liệu HSS, thành phần
điều khiển IMS gồm P-CSCF, I-CSCF, S-CSCF; thành phần điều khiển tương tác
như MGCF, BGCF, SGW; các thành phần tương tác như OSA-SCS, OSA-AS, IMSSF, CSE; các thành phần tài nguyên MRF; thành phần tương tác phương tiện
MGW; và các giao diện trong mạng đều tương tự như kiến trúc của 3GPP.
1.5.3 So sánh mô hình IMS của ITU-T, ETSI và 3GPP
Một số đặc điểm giống và khác nhau trong kiến trúc IMS của ba tổ chức
ITU-T, ETSI và 3GPP có thể được tổng kết như bảng sau:
Bảng 1.1 So sánh đặc điểm của các mô hình IMS
Đặcđiểm so sánh
3GPP
ITU-T
IETF
Quan điểm xây
dựng
Cung cấp dịch vụ đa
phương tiện cho các
đầu cuối 3G
Cung cấp dịch vụ đa
phương tiện cho các
đầu cuối PSTN/
ISDN
Cung cấp dịch vụ
đa phương tiện cho
các trạm (host)
Phần tử chức
Thành phần cơ sở dữ
năng trong kiến liệu HSS
kiến
Các thành phần điều
khiển IMS: P-CSCF,
I-CSCF, S-CSCF
Các thành phần điều
khiển tài nguyên và
điều khiển tương tác
Thành phần cơ sở dữ
liệu HSS
Các thành phần điều
khiển IMS: P-CSCF,
I-CSCF, S-CSCF
Các thành phần điều
khiển tài nguyên và
điều khiển tương tác
Có các phần tử
chức năng như
3GPP và ITU-T
nhưng bổ sung
thêm phân hệ điều
khiển chấp nhận và
tài nguyên (RACS)
chứa các khối chức
BGCF, MGCF,
SGW
Các thành phần tài
nguyên và tương tác
phương tiện MGF,
MGW.
BGCF, MGCF,
SGW
Các thành phần tài
nguyên và tương tác
phương tiện MGF,
MGW.
năng IWF, I-BCF,
SGF, SPDF để
thực hiện tương tác
với các mạng trước
đây.
Kết luận chương
Trong chương này đã nghiên cứu tổng quan về IMS, sự ra đời và phát triển
của IMS, các yêu cầu kiến trúc trong IMS, cấu trúc chức năng IMS cũng như chức
năng của các thực thể trong IMS. Bên cạnh đó trong chương này còn đề cập tới các
mô hình của các tổ chức khác như ITU-T, ETSI… Cách tiếp cận IMS của các tổ
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
21
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 1-Tổng quan về IMS
chức là khác nhau. ITU-T định hướng xây dựng mạng NGN của mình từ nền tảng
mạng cố định, IETF lại xây dựng NGN với nền tảng là mạng Internet còn 3GPP xây
dựng NGN với nền tảng mạng di động 3G. Dù lựa chọn nền tảng nào đi nữa, khi
xây dựng NGN thì tất cả các mạng hiện tại như 3G, Internet, hay PSTN/ISDN... đều
hội tụ chung thành một mạng duy nhất để cung cấp đa loại hình dịch vụ tới người
dùng đầu cuối. Tuy nhiên vấn đề lựa chọn nền tảng để xây dựng NGN sẽ quyết định
tốc độ thành công khi xây dựng NGN.
Mạng 3G hiện nay có tốc độ phát triển vượt bậc, mặc dù ra đời sau PSTN/
ISDN và Internet nhưng 3G đã phát triển mức toàn cầu (UMTS). 3G được xây dựng
trên nền mạng thông minh PLMN và còn thông minh hơn nữa. Với các công nghệ
truy nhập tiên tiến như TDMA, CDMA và đầu cuối thông minh, 3G đã cho phép
người dùng đầu cuối vừa có khả năng sử dụng dịch vụ thời gian thực lại có khả
năng truyền tải và truy nhập dữ liệu.
Như vậy so với PSTN/ ISDN và Internet thì 3G đã thực hiện được bước đầu
trong tiến trình hội nhập dịch vụ thoại và dữ liệu. Điều này đã tạo cơ hội rất thuận
tiện để 3G tiến đến NGN.
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
22
Đồ án tốt nghiệp đại
Chương 2 Giới thiệu cơ bản giao thức Diameter
CHƯƠNG II
GIỚI THIỆU CƠ BẢN GIAO THỨC DIAMETER
2.1 Giới thiệu
Giao thức AAA RADIUS được phát triển vào năm đầu thập niên 90. Tại
thời điểm đó Internet sử dụng rất khác, mọi người sử dụng quay số để kết nối
Internet. Với sự phát triển của web 2.0 và sự tăng lên không ngừng của các router
và server truy nhập mạng (NAS) do đó yêu cầu thay đổi và cần có giao thức để
thay thế RADIUS.
Vào tháng 9 năm 2003 một giao thức AAA Diameter mới được chuẩn hóa.
Giao thức Diameter được phát triển giải quyết vấn đề mà RADIUS còn bỏ ngỏ.
Trong ứng dụng mới như mạng truy nhập nội bộ không dây (WLAN) và Voice
over IP (VoIP) Diameter tốt hơn và phù hợp hơn đối với người dùng chuyển vùng.
Diameter được phát triển bởi Pat Calhoun vào năm 1996 khi làm việc tại
Sun Microsystem. Giao thức này được phát triển từ giao thức RADIUS. Giao thức
Diameter bao gồm giao thức cơ bản (RFC 3588) và phần mở rộng. Giao thức cơ
bản được chuẩn hóa vào năm 2003 và bây giờ vẫn được coi là chuẩn.
Giao thức Diameter được hoàn thành bởi nhóm làm việc AAA của IETF.
Duy trì và mở rộng được thực hiển bởi nhóm Diameter duy trì và mở rộng (DIME).
Qua nhiều năm rất nhiều bản nháp được viết và không hiệu lực. Hiện tại
giao thức Diameter được dùng để tập trung, hạn chế, hỗ trợ truy nhập mạng IP.
Giao thức Diamter được thiết kế nhằm cải tiến giao thức RADIUS. Đích đến của
nó là tối đa hóa khả năng và cho chuyển đổi đơn giản hơn từ RADIUS sang
Diameter. Vi dụ với bản tin Diameter, như bản tin RADIUS nhưng có thêm cặp giá
trị thuộc tính (AVP).
Hình 2.1 Tổng quan về Diameter
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
23
Đồ án tốt nghiệp đại
Chương 2 Giới thiệu cơ bản giao thức Diameter
2.2 Khung Diameter
Hình 2.2 Kiến trúc phân lớp giao thức Diameter
Giao thức Diameter bao gồm giao thức cơ bản và ứng dụng giao thức
Diameter chỉ ra trong hình 2.3. Các ứng dụng mở rộng của giao thức Diameter cơ
bản:
Hình 2.3 Giao thức cơ bản Diameter
Trong giao thức cơ bản chức năng được hỗ trợ cho tất cả các dịch vụ, như là
cơ chế truyền tin cậy, truyền bản tin và xử lý lỗi. Giao thức cơ bản hỗ trợ tất cả ứng
dụng trên.
Diameter chạy trên giao thức điều khiển truyền dẫn (TCP) (RFC 793) hoặc
Giao thức điều khiển luồng truyền dẫn (SCTP) (RFC 2960). Sự khác nhau giữa các
nút Diameter là liên kết nối với cấu trúc ngang cấp peer-to-peer. Khung Diameter
cho phép kiểu và cấu trúc ứng dụng push và pull. Giao thức cơ bản Diameter định
nghĩa tiêu để Diameter và cặp giá trị thuộc tính AVP (AVPs). Ứng dụng có thể mở
rộng với việc định nghĩa bản tin mới và các AVP và trong đơn vị dữ liệu giao thức
(PDU-Protocol Data Units).
Khả năng thích hợp ngược với giao thức, giao thức Diameter không chia sẻ
PDU chung với RADIUS. Cần có một bộ dịch để dịch giữa Diameter và RADIUS.
2.3 Các thành phần Diameter
Một nút Diameter có thể là máy khách, thành phần hoặc máy chủ. Diameter
máy khách là thiết bị đầu cuối của mạng thực hiện điều khiển truy nhập. Tác nhân
Diameter có thể là RELAY, PROXY, REDIRECT hoặc TRANSLATION.
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
24
Đồ án tốt nghiệp đại
Chương 2 Giới thiệu cơ bản giao thức Diameter
Diameter thiết lập nhận thực, cấp quyền và thanh toán cho từng vùng cụ thể
đó là nơi có server đặt trong đó.
Thành phần Diameter thực hiện một số yêu cầu trong khi đó một số thì
không. Một thành phần có thể là một kiểu thành phần hoặc là server đối với một vài
yêu cầu, nhưng cũng có thể là thành phần hoặc máy chủ cho yêu cầu khác.
2.3.1 Thành phần RELAY (Chuyển tiếp)
Được sử dụng để truyền bản tin tới đích tương ứng, tùy thuộc vào thông tin
chứa trong bản tin. Thành phần RELAY cho phép thay đổi bản tin bằng cách thêm
vào hoặc bỏ đi thông tin định tuyến, nhưng không cho phép sửa đổi các phần khác
của bản tin. Thành phần Relay có bảng định tuyến vùng chứa danh sách các vùng
hỗ trợ và biết các nút. Hình 2.4 Đưa ra bản tin thuộc 2 vùng khác nhau:
1
NAS
4
2
Thực thể Relay
3
Example.net
Server mạng
nhà
Example.com
Hình2.4 Thành phần Relay
2.3.2 Thành phần PROXY (Ủy quyền)
Có thể được sử dụng cho truyền gói tin, nhưng không giống như thành phần
Relay, thành phần Proxy có thể thay đổi nội dung bản tin chứa bên trong và do dó
cung cấp giá trị dịch vụ, bắt buộc qui tắc trên bản tin khác nhau, hoặc thực hiện
quản lý nhiệm vụ cho vùng cụ thể. Khi mà thành phần Proxy thay đổi bản tin thì
việc không có bảo mật đầu cuối cũng có thể xảy ra.
Tìm kiếm (example.com)
-> định tuyến tới thành phần
Proxy
Tìm kiếm (example.com)
-> định tuyến tới Diameter server trong
miền khác
1. Yêu cầu
2. Yêu cầu
Thực thể
Diameter Proxy
Diameter Client
4.Trả lời
Tìm kiếm (example.com)
-> xử lý nội bộ
Diamerter
Server
3. Trả lời
Example.net
Example.com
Hình2.4 Thành phần PROXY
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
25
Đồ án tốt nghiệp đại
Chương 2 Giới thiệu cơ bản giao thức Diameter
2.3.3 Thành phần REDIRECT (Gửi lại)
Một thành phần REDIRECT có thể cho một thành phần biết nơi để tìm thấy
Diameter server, ví dụ như server mạng nhà cho từng người dùng cụ thể. Hoạt động
như 1 kho chứa cấu hình tập trung cho nút Diameter khác. Khi nó nhận 1 bản tin, nó
kiểm tra trong bảng định tuyến và gửi trở lại bản tin trả lời với thông tin gián tiếp
tới bên gửi. Bởi vì thành phần REDIRECT không thiết lập bản tin, chúng cũng
không thay đổi bản tin. Khi một yêu cầu vào thành phần RELAY, thành phần
REIDIRECT cho biết server mạng nhà được đặt ở đâu. Sau đó thành phần Relay có
thể thiết lập kết nối tới server mạng nhà. Hình 2.5 chỉ ra rằng làm thực thể Redirect
hoạt động như thế nào. Hình 2.5 dưới đây là giống như hình 2.4 nhưng lúc này tác
nhân Proxy không biết địa chỉ để liên lạc với nút Diameter về example.com. Do đó
nó tìm kiếm thông tin trong thực thể Redirect trong vùng của nó để lấy địa chỉ:
Tìm kiếm (example.com)
-> định tuyến tới thành phần
Proxy
Tìm kiếm (example.com)
-> định tuyến tới Diameter server trong
miền khác
Tìm kiếm (example.com)
-> xử lý nội bộ
5. Trả lời
6.Trả lời
Thực thể
Diameter Proxy
Diameter Client
1. Yêu cầu
Diamerter
Server
4. Yêu cầu
Example.net
2. Yêu cầu
3. Gửi lại
Example.com
Thành phần
Diameter
REDIRECT (gửi
lại)
Hình 2.5 Diameter Redirect Agent
2.3.4 Thành phần TRANSLATION (Dịch)
Trong những thành phần đã có, có thành phần đặc biệt gọi là thành phần
dịch. Tương ứng với tên gọi của thành phần này chức năng chính của nó chính là
chuyển đổi bản tin từ giao thức AAA sang dạng khác. Thực thể Translation có thể
cung cấp khả năng tương thích ngược.
Hình 2.6 Thực thể Diameter Translation
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
26
Đồ án tốt nghiệp đại
Chương 2 Giới thiệu cơ bản giao thức Diameter
Hình 2.6 chỉ ra rằng cách 1 thực thể Translation chuyển từ giao thức
RADIUS sang giao thức Diameter. Nhưng dĩ nhiên vẫn có nhiều giao thức dịch
khác như ví dụ như là Diameter sang RADIUS hoặc Diameter sang TACACS +)
2.4 Định dạng bản tin Diameter
Giao thức Diameter bao gồm tiêu đề Diameter với 1 hay nhiều cấu trúc AVP
MAC header IP header
SCTP header Diameter header Data….
MAC header IP header
TCP header Diameter header Data….
Hình 2.7 Định dạng bản tin
Bản tin Diameter là đơn vị dữ liệu cơ bản để gửi 1 câu lệnh hoặc chuyển
thông báo tới nút Diameter khác. Với nhiều mục đích khác nhau, giao thức
Diameter định nghĩa nhiều kiểu bản tin khác nhau, được nhận dạng bởi mã lệnh. Ví
dụ như bản tin yêu cầu thanh toán (Accounting-Request) được nhận ra bởi bản tin
chứa những thông tin liên quan đến thanh toán, trong khi bản tin yêu cầu khả năng
trao đổi (Capability-Exchange-Request) được nhận ra bởi bản tin này chứa những
thông tin về khả năng gửi bản tin của nút Diameter.
Do việc trao đổi bản tin của Diameter là đồng bộ, mỗi bản tin tương ứng với
bản sao với việc chia sẻ cùng mã lệnh. Mã ]lệnh được sử dụng để nhận dạng mục
đích của bản tin, nhưng tuy nhiên trên thực tế dữ liệu được mang cặp giá trị thuộc
tính AVPs (Attribute-Value-Pair). Giao thức Diameter xác định trước cặp giá trị
thuộc tính chung, nhưng bắt buộc mỗi thuộc tính tương ứng với câu lệnh. Những
AVP này mang thông tin chi tiết về AAA như là định tuyến, bảo mật, và thông tin
giữa 2 nút Diameter. Thêm vào đó, mỗi AVP được kết hợp với định dạng dữ liệu
AVP, được định nghĩa trong giao thức Diameter (ví dụ, Octetstring, interger 32) vì
thế giá trị của mỗi thuộc tính phải đi kèm sau với định dạng dữ liệu.
Hình 2.8 Cấu trúc gói tin cơ bản Diameter
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
27
Đồ án tốt nghiệp đại
Chương 2 Giới thiệu cơ bản giao thức Diameter
Trường version: 8 bit
Chỉ định phiên bản của Diameter.
Trường chiều dài bản tin 24 bit
Kích cỡ bản tin bao gồm trường tiêu đề bản tin.
Trường cờ
00 01 02
03
R
T
P
E
04
05
06
07
Dành riêng
R, Request 1 bit
Nếu đặt, bản tin trở thành bản tin yêu cầu. Nếu không thì thì bản tin sẽ là trả
lời.
P, Proxiable 1bit
Nếu đặt, bản tin có thể trở thành proxy. Nếu không bản tin phải đặt thành xử
lý nội bộ.
E, Lỗi, 1 bit
Nếu đặt, bản tin chứa lỗi, bản tin với bit này sẽ được đặt khi bản tin lỗi. Bit
này không được đặt trong bản tin yêu cầu.
T,Bản tin truyền lại, 1 bit
Cờ này được đặt khi tiến hành truyền lại, để xóa bỏ bản sao. Cờ này chỉ được
đặt duy nhất trong bản tin yêu cầu.
Trường dành riêng, 4 bit
Phải xóa trở thành 0.
Trường nhận dạng ứng dụng
Sử dụng để nhận dạng bản tin thuộc ứng dụng nào. Ứng dụng có thể là ứng
dụng về nhận thực, ứng dụng về thanh toán hoặc ứng dụng về nhà sản xuất. Trường
nhận dạng ứng dụng nằm trong tiêu đề phải giống với nhận dạng được chứa trong
bất kì các AVP nào có liên quan trong bản tin.
Trường nhận dạng từng chặng, Hop by Hop, 32 bit
Trường này giúp đỡ các bản tin yêu cầu và đáp ứng. Bên gửi phải đảm bảo
rằng trường nhận dạng là duy nhất trong bản tin yêu cầu khi gửi tại bất kì thời điểm
nào, và có thể cũng cố gắng để số này là duy nhất khi khởi động lại. Bên gửi của
bản tin trả lời phải đảm bảo rằng trường này có cùng giá trị được tìm thấy trong bản
tin đáp ứng lại bản tin yêu cầu. Trường nhận dạng bình thường sẽ tăng lên khi giá
trị khởi tạo của nó là để ngẫu nhiên. Một bản tin trả lời mà khi nhận được mà không
biết về trường nhận dạng này sẽ bị loại bỏ.
Trường nhận dạng đầu cuối, end to end. 32 bit
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
28
Đồ án tốt nghiệp đại
Chương 2 Giới thiệu cơ bản giao thức Diameter
Trường này được sử dụng để phát hiện bản tin lặp. Bên gửi của bản tin yêu
cầu phải chèn trường nhận dạng này và phải là duy nhất ở mỗi bản tin. Bên phát bản
tin trả lời phải đảm bảo trường này chứa cùng giá trị được tìm thấy trong bản tin
yêu cầu tương ứng. Trường này không được thay đổi tại bất kì nút Diameter nào. Sự
kết hợp giữa Origin-Host (host gốc) và trường này được sử dụng để tìm bản tin lặp.
( Trường nhận dạng từng chặng Hop by Hop và định tuyến AVPs có thể được đưa
ra) và không ảnh hưởng tới bất kì trạng thái được đặt khi bản tin yêu cầu gốc được
xử lý.
Mã lệnh Diameter 24 bit
Trường mã lệnh được định nghĩa trong giao thức cơ bản Diameter được đưa
ra trong bảng 2.1. Một bản tin yêu cầu và trả lời có cùng mã lệnh giống nhau.
Bảng 2.1 Bảng mã lệnh Diameter
Tên bản tin
Yêu cầu khả năng trao đổi
Trả lời khả năng trao đổi
Device-Watchdog-Request
Device-Watchdog-Answer
Yêu cầu ngắt kết nối ngang cấp
Trả lời yêu cầu kết nối ngang cấp
Yêu cầu MIP thực thể mạng nhà
Trả lời MIP thực thể mạng nhà
Yêu cầu AA
Trả lời AA
Yêu cầu bải bỏ ngang phiên
Trả lời bãi bỏ ngang phiên
Yêu cầu thanh toán
Trả lời thanh toán
Yêu cầu nhận thực lại
Trả lời nhận thực lại
Yêu cầu điều khiển tín dụng
Trả lời điều khiển tín dụng
Yêu cầu thông tin định vị
Trả lời thông tin định vị
Yêu cầu nhận thực đa phương tiện
Trả lời nhận thực đa phương tiện
Yêu cầu truyền dữ liệu
Trả lời truyền dữ liệu
Yêu cầu kết thúc đăng kí
Trả lời kết thúc đăng kí
Yêu cầu chỉ định server
Trả lời chỉ định server
Yêu cầu cấp quyền người dùng
Trả lời cấp quyền người dùng
Yêu cầu điều khiển tín dụng
Trả lời điều khiển tín dụng
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
Tên viết tắt
Mã lệnh
Tham khảo
(IETF)
CER
CEA
DWR
DWA
DPR
DPA
HAR
HAA
AAR
AAA
ASR
ASA
ACR
ACA
RAR
RAA
CCR
CCA
LIR
LIA
MAR
MAA
PPR
PPA
RTR
RTA
SAR
SAA
UAR
UAA
CCR
CCA
257
257
280
280
282
282
262
262
265
265
274
274
271
271
258
258
275
275
285
285
286
286
288
288
287
287
284
284
283
283
272
272
RFC 3588
RFC 3588
RFC 3588
RFC 3588
RFC 3588
RFC 3588
RFC 4004
RFC 4004
RFC 4005
RFC 4005
RFC 4005
RFC 4005
RFC 4005
RFC 4005
RFC 4005
RFC 4005
RFC 4005
RFC 4005
RFC 4040
RFC 4040
RFC 4040
RFC 4040
RFC 4040
RFC 4040
RFC 4040
RFC 4040
RFC 4040
RFC 4040
RFC 4040
RFC 4040
RFC 4006
RFC 4006
29
Đồ án tốt nghiệp đại
Chương 2 Giới thiệu cơ bản giao thức Diameter
Diameter AVP
1 cấu trúc được sử dụng để đóng gói giao thức dữ liệu cụ thể được biết để gửi
dữ liệu hoặc chứa thông tin nhận thực, cấp quyền và thông tin thanh toán.
Hình 2.9 Định dạng AVP
0
7 8
31
AVP code
AVP flags
AVP length
Vendor ID
Data
Trường cờ AVP, 8 bit
00 01 02 03 04 05 06 07
V M P Reserved
V, Vendor-specific, 1 bit
Nếu đặt, Trường định danh nhà sản xuất được đưa ra.
M, có tính bắt buộc, 1 bit
Nếu đặt, cho biết rằng AVP này được yêu cầu hỗ trợ.
P, 1bit
Nếu đặt, bảo mật đầu cuối được cần đến.
Reserved, trường dành riêng, 5 bit
Kích cỡ của tiêu đề AVP và dữ liệu trong các byte.
Trường chiều dài, cho biết chiều dài AVP không có phần độn
Dữ liệu Diameter AVP có thể có kiểu định dạng sau: OctetString, Interger32,
Interger64, Unsigned32, Unsigned64, Float32, Float64 và Grouped.
Grouped các AVP được sử dụng cho nhiều AVP trong 1 AVP. Trong trường
hợp này trường dữ liệu AVP chứa nhiều AVP.
Trường Vendor ID, 32 bit
Trường này được đưa ra khi mà bit V được đặt trong trường cờ của AVP.
Trường này chứa IANA đã gán giá trị “Mã quán lý cá nhân mạng SMI” (SMI
Network Management Private Enterprise Codes), được mã hóa theo thứ tự. Bất kì
nhà sản xuất đều bổ sung một Vendor-specific Diameter AVP để sử dụng Vendor
ID của riêng họ với quản lý không gian địa chỉ AVP của riêng mình, đảm bảo rằng
chúng không xung đột với bất kì AVP vendor-specific của các nhà sản xuất khác, và
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
30
Đồ án tốt nghiệp đại
Chương 2 Giới thiệu cơ bản giao thức Diameter
trong ứng dụng tương lai. Khi mà trường này không có thì phải chèn thêm các bit
giá trị 0 vào.
Trường mã lệnh 32 bit
Khi kết hợp với định danh nhà sản thì thuộc tính được định danh duy nhất. Giá
trị AVP từ 1 đến 255 được dành riêng cho RADIUS mà không có trường Vendor
ID. Giá trị AVP từ 256 trở lên sử dụng cho Diameter, được cấp phát bởi IANA.
Bảng 2.2 Một số AVPs
Mã
1-255
257
259
260
261
264
265
266
267
268
269
278
279
280
281
282
283
284
285
292
293
294
295
296
320
321
322
323
325
326
369
370
379
380
389
390
415
Mô tả
Thuộc tính RADIUS
Host-IP-Address.
Acct-Application-Id.
Vendor-Specific-Application-Id.
Redirect-Host-Usage.
Origin-Host.
Supported-Vendor-Id.
Vendor-Id.
Firmware-Version.
Result-Code.
Product-Name.
Origin-State-Id.
Failed-AVP.
Proxy-Host.
Error-Message.
Route-Record.
Destination-Realm.
Proxy-Info.
Re-Auth-Request-Type.
Redirect-Host.
Destination-Host.
Error-Reporting-Host.
Termination-Cause.
Origin-Realm.
MIP-Reg-Request.
MIP-Reg-Reply.
MIP-MN-AAA-Auth.
MIP-HA-to-FA-SPI.
MIP-MN-to-FA-MSA.
MIP-FA-to-MN-MSA.
SIP-Accounting-Server-URI.
SIP-Credit-Control-Server-URI.
SIP-Authenticate.
SIP-Authorization.
SIP-User-Data.
SIP-User-Data-Type.
CC-Request-Number.
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
Tham
Khảo
RFC 3588
RFC 3588
RFC 3588
RFC 3588
RFC 4004
RFC 4004
RFC4740
RFC4740
RFC4740
RFC4740
RFC4740
RFC4740
RFC 4006
31
Đồ án tốt nghiệp đại
Chương 2 Giới thiệu cơ bản giao thức Diameter
2.5 Một số đặc điểm của giao thức Diameter
2.5.1 Vận chuyển
Giao thức Diameter chạy trên SCTP và TCP. Diameter khách hỗ trợ 1 trong
2 giao thức, trong khi đó các thực thể khác và server phải hỗ trợ cả 2. Một nút
Diameter có thể khởi tạo kết nối từ port nguồn tới một đích mà nó chấp nhận kết
nối, và phải chuẩn bị để nhận kết nối trên cổng 3868. Một cơ chế là không sử dụng
nhiều hơn 1 kết nối vận chuyển với nút ngang cấp, trừ phi trường hợp nhiều nút tồn
tại và mỗi trường hợp là kết nối riêng biệt và được cho phép xử lý.
Khi không có kết nối vận chuyển tồn tại với nút ngang cấp, việc cố gắng kết
nối theo chu kì sẽ được tiến hành. Cách cư xử này được thiết lập thông qua Tc
Timer, với giá trị là 30s.
2.5.1.1 SCTP
SCTP được thiết kế để truyền bản tin báo hiệu PSTN trên mạng IP, nhưng
cũng có thể cho các ứng dụng khác rộng hơn. STCP là giao thức truyền tin cậy hoạt
động, nó cung cấp nhưng dịch vụ sau tới người dùng:
 Xác thực lỗi truyền của người dùng.
 Phân chia tệp dữ liệu để phù hợp với MTU của từng mạng.
 Chuỗi bản tin người dùng được sắp xếp với đa luồng, với sự tùy chọn thứ tự
nơi đến của từng bản tin riêng biệt.
 Đóng gói tùy chọn nhiều bản tin người dùng vào trong một gói SCTP.
 Khả năng chịu đựng lỗi mạng thông qua hỗ trợ multi-homing một trong hai
hay cả hai đầu cuối liên kết.
Thiết kế SCTP bao gồm tránh tắc nghẽn và chống lại quá trình flood và tấn
công giả mạo.
MAC header
IP header
SCTP header
Data
Tiều đề SCTP
0
Source port
Vertication tag
Checksum
Chunk (1…n)
15
Desinaion port
31
Hình 2.10 Định dạng bản tin SCTP
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
32
Đồ án tốt nghiệp đại
Chương 2 Giới thiệu cơ bản giao thức Diameter
Cổng nguồn. 16 bit
Số cổng của SCTP bên gửi. Nó có thể được sử dụng kết hợp với địa chỉ IP
nguồn. Khi tới bên nhận để xác định nguồn, cổng đích SCTP và có thể địa chỉ đích
IP để xác định nút đến mà gói tin thuộc về.
Cổng đích. 16 bit
Số cổng SCTP mà gói tin sẽ được chuyển đến. Bên nhận sẽ sử dụng số cổng
này để truyền các gói tin SCTP đến đúng điểm /ứng dụng nhận.
Xác nhận thẻ. 32 bit
Bên nhận bản tin SCTP sẽ sử dụng trường này để xác nhận tính hợp lệ của
gói tin SCTP phía gửi. Trên quá trình truyền, giá trị của trường này phải đặt giá trị
INITIATE. Thẻ nhận được từ nút ngang cấp đầu cuối trong suốt quá trình khởi tạo,
sẽ loại bỏ với trường hợp sau:
 Một gói chứa một INIT chunk có giá trị xác nhận thẻ là 0.
 Gói chứa một SHUT_DOWN chunk với bit T được đặt có xác nhận thẻ copy
từ gói với SHUT_DOWN chunk.
 Gói chứa một ABORT chunk sẽ có xác nhận thẻ đã copy từ gói với ABORT
đã được gửi.
Một INIT chunk phải có duy nhất chunk trong gói SCTP mang nó.
Kiểm tra tổng. 32 bit
Chứa kiểm tra tổng của gói tin SCTP. STCP sử dụng thuật toán Adler-32 cho
tính toán kiểm tra tổng.
2.5.1.2 TCP
Giao thức TCP (Transmission Control Protocol) cung cấp dịch vụ truyền
thông dữ liệu định hướng truyền thống cho các chương trình - dịch vụ chuyển dòng
(stream) tin cậy. TCP cung cấp một mạch ảo, còn được gọi là kết nối. Nó cấp khả
năng đứt quãng, kiểm tra lỗi và điều khiển luồng.
Cấu trúc tiêu đề TCP:
0
4
10
15
Source Port
31
Destination Port
40 octet
Sequence Number
Acknowledgement Number
Header
length
Unused
Flags
Checksum
Window
Urgent Pointer
Option Padding
Hình 2.11 Cấu trúc tiêu đề TCP
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
33
Đồ án tốt nghiệp đại
Chương 2 Giới thiệu cơ bản giao thức Diameter
Giải thích ý nghĩa các trường:
 Source port, Destination port (cổng nguồn, cổng đích): chứa các giá trị cổng
TCP để xác định các chương trình ứng dụng tại hai đầu kết nối. Mỗi khi TCP
nhận gói dữ liệu từ IP, nó sẽ gỡ bỏ phần đầu IP và đọc phần đầu TCP.
 Sequence Number (số thứ tự): xác định vị trí trong chuỗi các byte dữ liệu
trong segment của nơi gửi.
 Acknowledgment Number (số xác nhận): xác định số octet mà nguồn đang
đợi để nhận kế tiếp. Lưu ý là Sequence Number để chỉ đến lượng dữ liệu
theo cùng chiều với segment, trong khi giá trị Acknowledgment Number để
chỉ đến dữ liệu ngược lại với segment đến.
 Header length (độ dài tiêu đề): chứa một số nguyên để xác định độ dài của
phần đầu segment, được tính theo bội số của 32 bit. Giá trị này là cần thiết vì
có phần Options có độ dài thay đổi, tùy thuộc vào những lựa chọn đã được
đưa vào.
 Unused (dự phòng): được dành riêng để sử dụng trong tương lai.
 Flags (bít mã): gồm có 6 bít để xác định mục đích và nội dung của segment,
diễn dịch các nội dung trong phần đầu dựa vào nội dung các bit. Ví dụ
segment chỉ chuyển tải ACK, hoặc chỉ chuyển đưa dữ liệu hay để tải những
yêu cầu để thiết lập hoặc ngắt nối.
 Window (cửa sổ): thông báo cho máy tính đầu cuối kích thước vùng đêm cho
quá trình truyền.
 Urgent pointer (con trỏ khẩn cấp): yêu cầu kết nối gửi dữ liệu ngoài dòng xác
định, chương trình nhận phải được thông báo lập tức ngay khi dữ liệu đến
cho dù nó nằm ở đâu trong vùng dữ liệu. Sau khi xử lý xong dữ liệu khẩn
cấp, TCP thông báo cho chương trình ứng dụng trở về trạng thái thông
thường.
Đơn vị truyền giữa hai phần mềm TCP trên hai máy được gọi là segment.
Các segment được trao đổi để thiết lập kết nối, để truyền dữ liệu, để gửi các ACK
(thông báo xác nhận đã nhận dữ liệu), để thông báo kích thước của cửa sổ (nhằm tối
ưu hóa quá trình truyền và nhận dữ liệu) và để ngắt kết nối.
2.5.2 Nút ngang cấp Diameter
Diameter là giao thức ngang hàng. Trong phần này thiết lập kết nối và liên
kết với các nút được mô tả.
Nút Diameter nên có tối thiểu 2 nút trên miền, nút thứ cấp và nút sơ cấp. Các
nút Diameter được kết nối được lưu trữ trong bảng ngang cấp.
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
34
Đồ án tốt nghiệp đại
Chương 2 Giới thiệu cơ bản giao thức Diameter
Khám phá ngang cấp làm cho giao thức Diameter đơn giản hơn và hiệu quả
hơn. Việc làm này diễn ra khi mà nút có thể cần khám phá ra thực thể Diameter đầu
tiên hoặc khi máy khách cần khám phá ra thực thể khác cho quá trình xử lý xa hơn.
Cơ chế này dựa trên chuẩn IETF. Cơ chế này được cấu hình bằng tay cho vị trí thực
thể (cấu hình tĩnh), Giao thức vị trí dịch vụ (SRVLOC) (RFC 2608) và Server tên
miền (DNS) (RFC 1034, RFC 1035).
Khi hai nút muốn thiết lập kết nối, chúng sử dụng bản tin trao đổi để tìm
kiếm các nút và khả năng trao đổi. Khả năng trao đổi có thể sử dụng tại các nút kế
tiếp. Sau khi yêu cầu khả năng trao đổi luôn là bản tin trả lời khả năng trao đổi.
Khi nút mất kết nối, yêu cầu ngắt kết nối được sử dụng để cho nút biết việc
ngắt kết nối tầng vận chuyển, và nút sẽ không kết nối lại trừ khi nó có lý do nào đó.
Khi nút ngắt kết nối mà không có bản tin Disconect-Peer nút sẽ cố gắng liên lạc lại
theo chu kì.
Đối với 1 nút Diameter, khám phá vị trí ngang cấp cũng giống như cấu hình
định tuyến sẽ được lưu trữ sử dụng 2 bảng Diameter.
Peer Table, 1 Bảng ngang cấp được sử dụng để lưu trữ địa chỉ host của các
nút Diameter. Thông tin khác được tìm thấy 1 cách tự động như là tình trạng, thông
tin bảo mật, cũng có trong bảng định tuyến
Peer Routing Table, có 4 cột quan trọng yêu cầu chú ý bản tin định tuyến.
Đầu tiên chính là tên vùng và tên ứng dụng, đó được coi như là tiêu chuẩn cho bản
tin định tuyến. Bước tiếp theo chính là lấy được đích bản tin, có thể là PROXY,
RELAY, REDIRECT, hoặc LOCAL. Cơ chế LOCAL nghĩa là bản tin nên đuợc xử
lý nội bộ thay vì chuyển tới nút khác.
2.5.3 Kết nối và phiên
Sau khi nút ngang cấp phù hợp được tìm ra, bước thực hiện tiếp theo là kết
nối tới nút đó. Một kết nối vật lý giữa các nút Diameter được thiết lập. Nó là bắt
buộc cho giao thức Diameter chạy TCP hoặc SCTP. So sánh với UDP, sử dụng
trong RADIUS, 2 giao thức này cung cấp truyền tin cậy hơn, nó có tính chất quan
trọng trong ứng dụng trao đổi thông tin thanh toán.
Giao thức Diameter đưa ra cấu trúc cơ bản là cấu trúc ngang hàng peer-topeer, có thể có hơn nhiều 1 kết nối được thiết lập cho từng nút cụ thể. Giao thức
Diameter định nghĩa 1 cách rõ ràng nút Diameter phải được thiết lập 1 kết nối giữa
2 nút ngang cấp tại vùng nhỏ, hoạt động như là điểm sơ cấp và thứ cấp. Dĩ nhiên kết
nối sẽ được thiết lập khi cần.
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
35
Đồ án tốt nghiệp đại
Chương 2 Giới thiệu cơ bản giao thức Diameter
So sánh với kết nối, phiên là kết nối logic giữa 2 nút Diameter, và có thể là
nhiều kết nối. Một phiên trên thực tế là khái niệm các chuỗi các hành động trong
khung thời gian, và có tác động lẫn nhau giữa nút Diameter client và Diameter
server trong khoảng thời gian được đưa ra. Mỗi phiên trong Diameter được kết hợp
với 1 nhận dạng phiên (Session –Id) client mà là tổng quát và duy nhất. Session-Id
được sử dụng để nhận dạng từng phiên riêng biệt trong suốt quá trình liên lạc.
Phiên người dùng X
Các thực thể
client
Bảo mật từng chặng
Kết nối nút A
server
Bảo mật từng chặng
Kết nối nút B
Hình 2.12 phiên và kết nối trong Diameter
Khởi tạo phiên
Như hầu hết kiểu kết nối client-server, 1 phiên Diameter bắt đầu bởi bản tin
yêu cầu từ máy khách tới máy chủ. Diameter khách sẽ gửi 1 bản tin yêu cầu nhận
thực chứa session-id duy nhất không trùng với bản tin khác tới Diameter server
(hoặc Diameter proxy nếu bản tin chuyển yêu cầu). Chú ý rằng AVPs được sử dụng
cho nhận thực và cấp quyền cho ứng dụng cụ thể và chúng không định nghĩa trong
giao thức cơ bản Diameter.
Sau khi chấp nhận bản tin yêu cầu nhận thực, Diameter server có thể bao
gồm AVP cấp quyền thời gian sống trong bản tin trả lời. AVP này được sử dụng để
chỉ định thời gian tính bằng giây cho Diameter client cần để nhận thực lại. Sau khi
hết thời gian Diameter server sẽ kết thúc phiên từ danh sách phiên và xoá tài nguyên
cấp phát cho phiên đó.
Phiên
Trong suốt phiên, Diameter server có thể bắt đầu bản tin yêu cầu nhận thực
lại và cấp quyền lại. Với dịch vụ trả cước, kiểu của bản tin yêu cầu được sử dụng để
kiểm tra có hay không người dùng vẫn sử dụng dịch vụ, nếu không có Server sẽ bỏ
đi phiên để tránh tình trạng tính thêm cước.
Do đó, Origin-State-id AVP được sử dụng cho giao diện của chấp nhận kết
thúc phiên. Bản tin request của người gửi sẽ bao gồm AVP này, và bởi vì nó được
yêu cầu cho giá trị của AVP này bên nhận bản tin yêu cầu này có thể kết luân rằng
phiên này đã khoá, theo một cách khác bởi vì thiết bị truy nhập có thể bị ngắt hoặc
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
36
Đồ án tốt nghiệp đại
Chương 2 Giới thiệu cơ bản giao thức Diameter
bởi vì một vài tình trạng khác. Bên nhận bản tin yêu cầu có thể bỏ đi phiên trong
danh sách, giải phóng tài nguyên.
Kết thúc phiên
Bản tin kết thúc phiên được sử dụng duy nhất trong quá trình nhận thực và
cấp quyền và khi mà trạng thái phiên được duy trì. Đối với dịch vụ thanh toán, bản
tin dừng tính cước được sử dụng.
Bản tin kết thúc phiên có thể khởi tạo bởi Diamter khách hoặc Diameter chủ.
Khi 1 phiên được coi là ngắt, Diameter khách gửi 1 bản tin yêu câu kết thúc phiên
tới Diameter server. AVP kết thúc có trong bản tin yêu cầu này để nói với Diameter
server rằng lý do tại sao phiên lại kết thúc. Thông thường, nếu Diameter server tìm
thấy phiên nên kết thúc bởi vì người dùng có thể hết tài khoản hoặc chỉ cho mục
đích quản trị-Diameter server gửi bản tin yêu cầu huỷ bỏ phiên (Abort-SessionRequest) tới Diameter khách. Tuy nhiên, Diameter khách có thể quyết định không
đóng phiên này lại thậm chí khi nhận được bản tin kết thúc phiên từ server, và nó
vẫn để người dùng duy trì dịch vụ.
2.5.4 Bảo mật trong Diameter
Các Diameter client, như là NAS (server truy cập mạng) và thự thể di động
hỗ trợ bảo mật IP (IPsec) và hỗ trợ TLS. Diameter server phải hỗ trợ cả 2 đó là TLS
và IPsec. Giao thức Diameter không được sử dụng khi không có bất kì cơ chế hỗ trợ
nào (TLS hoặc IPsec).
Nhiều gợi ý đưa ra rằng IPsec có thể được sử dụng tại biên và trong lưu
lượng nội phù hợp đối với NAS để hỗ trợ. Có gợi ý đưa ra trong liên miền sử dụng
TLS.
Khi kết nối Diameter không được bảo vệ bởi IPsec, các bản tin CER/CEA
chứa Inband-Security-ID AVP với giá trị của TLS. Đối với sử dụng TLS, bắt tay
TLS bắt đầu với cả 2 đầu cuối trong trạng thái mở, sau khi hoàn thành trao đổi bản
tin CER/CEA. Khi thủ tục bắt tay TLS hoàn thành, tất cả các bản tin sau sẽ được
gửi thông qua TLS. Nếu thủ tục bắt tay thất bại, cả 2 đầu cuối sẽ đóng trạng thái.
2.5.5 Thanh toán
Chức năng tổng quát của thanh toán được mô tả trong giao thức cơ bản.
Thanh toán dựa trên một server với khả năng truyền thời gian thực về thông tin
thanh toán. Một mô hình server trực tiếp nghĩa là thiết bị tạo ra bản ghi thanh toán
kèm với sự cấp quyền server.
Khi một Diameter khách nhận thực và cấp quyền thành công, nó gửi một bản
tin thành toán (ACR) tới server. Bản tin trả lời (ACA) được sử dụng để đáp ứng lại.
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
37
Đồ án tốt nghiệp đại
Chương 2 Giới thiệu cơ bản giao thức Diameter
Dịch vụ thanh toán có thể là trường hợp ‘1 lần’ hoặc kéo dài trong thời hạn
nhất định. Khi nó là kiểu thứ hai, bản ghi kiểu thanh toán AVP có giá trị là START
(bắt đầu), STOP(dừng), và có thể là INTERM (chuyển tiếp).
Trong giao thức cơ bản một vài AVP được định nghĩa đưa ra trong bản tin
thanh toán. Đối với ứng dụng khi người dùng nhận dịch vụ từ thiết bị truy nhập
khác (ứng với session-id), như là Mobile IPv4, định danh nhiều phiên thanh toán
AVP có thể được sử dụng.
2.5.6 Cơ chế truyền thay thế và xử lý lỗi
Có 2 kiểu lỗi có thể xảy ra: lỗi giao thức và lỗi ứng dụng. Lỗi giao thức là
lỗi tại mức cơ bản của giao thức bao gồm vấn đề định tuyến. Lỗi ứng dụng là vấn đề
với chức năng cụ thể trong ứng dụng Diameter.
Khi việc vận chuyển lỗi được phát hiện tại một nút, bản tin đang chờ xử lý sẽ
được gửi tới nút thay thế và bit T trong trường cờ sẽ được đặt. Đây là cơ chế truyền
thay thế của Diameter.
Để một nút Diameter thực hiện thủ tục truyền thay thế, đó là điều cần thiết
cho nút duy trì hàng đợi bản tin đang chờ xử lý. Khi bản tin trả lời được nhận, bản
tin yêu cầu tương ứng trong hàng đợi sẽ bị xóa bỏ khỏi hàng đợi. Trường định dạng
từng chặng hop-by-hop được sử dụng để khớp bản tin trả lời với yêu cầu hàng đợi
(RFC 3588).
Để hỗ trợ việc phát hiện lỗi, giao thức Diameter định nghĩa bản tin DeviceDogwatch-Request. Khi 2 nút Diameter không thể trao đổi bản tin trong một
khoảng thời gian dài, bản tin này được gửi từ một trong số các nút này để phát hiện
các vấn đề có thể xảy ra trong mạng. Đối với các lỗi khác nhau, giá trị Result-Code
AVP cho biết rằng yêu cầu có được gửi thành công hoặc xảy ra lỗi. Mỗi bản tin
Diameter trả lời có 1 Result-Code AVP.
Giá trị Result-Code AVP được sử dụng để báo cáo lỗi giao thức được đưa ra
trong bản tin trả lời với bit E được đặt. Khi 1 bản tin yêu cầu được nhận mà nguyên
nhân là do lỗi giao thức, 1 bản tin trả lời được gửi trả lại với bit E được đặt, và
Result-Code AVP được đặt tương ứng với giá trị lỗi giao thức. Khi bản tin trả lời
được gửi trở lại bên gửi bản tin yêu cầu, mỗi thực thể Proxy hoặc Relay có thể tác
động lên bản tin.
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
38
Đồ án tốt nghiệp đại
Chương 2 Giới thiệu cơ bản giao thức Diameter
Link hỏng
1. Yêu cầu
Diameter
RELAY 2
2. Trả lời + đặt bit E
Diameter
RELAY 1
Diameter Home
Server
3. Yêu cầu
Diameter
RELAY 3
Hình 2.16 Ví dụ về lỗi giao thức và bản tin trả lời
Hình 2.16 đưa ra 1 ví dụ về bản tin chuyển đi bởi Diameter Relay. Khi bản
tin được nhận bởi Relay2, và nó phát hiện ra nó không thể gửi bản tin yêu cầu tới
server mạng nhà, 1 bản tin trả lời được gửi trả lại với bit E được đặt và Result-Code
AVP đặt thành DIAMETER_UNABLE_TO_DELIVER. Đưa ra trường hợp lỗi giao
thức, Relay1 có tác động đặt biệt, với lỗi đưa ra, nó cố gắng định tuyến bản tin
thông qua Relay3 thay thế.
1. Yêu cầu
Thiết bị truy nhập
2. Yêu cầu
Diameter Server
Nhà
Diameter RELAY
4. Trả lời
Lỗi AVP
3. Trả lời
Lỗi AVP
Hình 2.17 Ví dụ về lỗi ứng dụng bản tin trả lời
Hình 2.17 đưa ra 1 ví dụ về bản tin Diameter mà nguyên nhân là do lỗi ứng
dụng. Khi lỗi ứng dụng xảy ra, bit R trong trường cờ sẽ được xóa và thêm vào
Result-Code AVP giá trị phù hợp. Ứng dụng lỗi không liên quan tới bất kì proxy
hay relay, và do đó bản tin sẽ gửi ngược trở lại tới bên gửi bản tin yêu cầu.
2.5.7 So sánh với giao thức RADIUS
Diameter cung cấp những chức năng mà giao thức khác cũng có thể cung
cấp, ví dụ như truy nhập mạng như RADIUS, điều khiển chính sách như dịch vụ
chính sách mở chung (COPS) (RFC 2748) và cổng điều khiển như là H.248/Megaco
(RFC 3525).
Tuy nhiên giao thức Diameter được thiết kế để bổ sung một số thuộc tính
thiếu sót của giao thức RADIUS như giao thức vận chuyển, bảo mật, các tác nhân
hỗ trợ, khả năng thỏa thuận, khám phá ngang hàng, bản tin khởi tạo phục vụ, kích
cỡ thuộc tính dữ liệu tối đa được đưa ra trong bảng 2.3.
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
39
Đồ án tốt nghiệp đại
Chương 2 Giới thiệu cơ bản giao thức Diameter
Bảng 2.3 Tổng kết sự khác nhau giữa Diameter và RADIUS
Thuộc tính
Diameter
RADIUS
Giao thức vận chuyển
Giao thức kết nối có hướng
(TCP hoặc SCTP)
Giao thức không có hướng
(UDP)
Bảo mật
Hop-to-hop,end-to-end
Hop-to-hop
Tác nhân hỗ trợ
Relay, Proxy, Redirect,
Translation
Hỗ trợ ẩn nghĩa là thực thể
có thể được bổ sung trong
RADIUS server
Khả năng thỏa thuận
Hỗ trợ ứng dụng và bảo mật
Không hỗ trợ
Khám phá ngang hàng
Cấu hình tĩnh hoặc động
Cấu hình tĩnh
Bản tin khởi tạo phục vụ
Được hỗ trợ, ví dụ bản tin
nhận thực lại, kết thúc phiên
Không hỗ trợ
Kích cỡ thuộc tính dữ liệu
tối đa
16777 215 octets
255 octets
Hỗ trợ Vendor-Specific
Hỗ trợ các bản tin vendorspecific và thuộc tính
Hỗ trợ duy nhất thuộc tính
vendor-specific
Kết luận chương
Trong chương này đã trình bày một cách tổng quan về giao thức Diameter:
lịch sử, khung Diameter, các thành phần Diamter gồm có các thành phần như
RELAY, PROXY, REDIRECT, TRANSLTAION, định dạng bản tin, một số đặc
điểm của giao thức cơ bản Diameter như vận chuyển, nút ngang cấp, kết nối và
phiên, thanh toán, bảo mật… Như vậy, chương này đã đưa ra cái nhìn tổng quan về
một số khía cạnh về giao thức Diameter và đây là nền tảng cho các vấn đề chi tiết
liên quan một số thủ tục trong IMS liên quan đến giao thức Diameter. Chi tiết về
những vần đề này sẽ được trình bày ở chương sau.
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
40
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 3 Giao thức Diamter trong IMS
CHƯƠNG III
GIAO THỨC DIAMETER TRONG IMS
Chương này cũng đề cập tới quá trình đăng kí, xóa đăng kí với giao diện Cx và
Dx, khởi tạo phiên và làm thế nào một nhà khai thác có thể tính cước người dùng qua
giao diện Diameter (Ro và Rf).
3.1 Thủ tục đăng kí và xóa đăng kí mức ứng dụng với giao diện Cx
3.1.1 Đăng kí IMS
Đầu tiên đăng ký IMS, để cho phép UE sử dụng các dịch vụ IMS, UE phải đạt
được kết nối IP mang và tìm ra một điểm thực thể IMS, ví dụ P-CSCF. Trong trường
hợp UE truy nhập GPRS, UE thực hiện thủ tục gia nhập GPRS và kích hoạt một ngữ
cảnh giao thức dữ liệu gói (PDP) cho báo hiệu SIP.
Đăng ký IMS gồm 2 pha: phần bên trái của hình 3.1 chỉ ra pha đầu tiên – mạng
mời gọi UE như thế nào? Phần bên phải của hình 3.1 chỉ ra pha 2- UE đáp trả sự mời
gọi và hoàn thành đăng ký ra sao?
HSS
HSS
5.Dữ liệu
nhận thực
11. Tìm S-CSCF
12. REGISTER
3. Gán S-CSCF
4. REGISTER
S-CSCF
I-CSCF
13. Profile
người dùng
S-CSCF
I-CSCF
6 – 7. 401
14-15 .200 OK
9 - 10. REGISTER
1- 2. REGISTER
P-CSCF
P-CSCF
8. 401
Hình 3.1 Lưu đồ đăng ký IMS mức cao
Đầu tiên, UE gửi một yêu cầu đăng ký SIP để tìm ra P-CSCF. Yêu cầu này sẽ
bao gồm yêu cầu, nhận dạng được đăng ký và một tên miền mạng nhà (địa chỉ của ICSCF). P-CSCF xử lý yêu cầu REGISTER và sử dụng tên miền mạng nhà được cung
cấp để quyết định địa chỉ IP của I-CSCF. I-CSCF lần lượt sẽ liên hệ với server thuê
bao nhà (HSS) để tìm các khả năng yêu cầu cho lựa chọn S-CSCF. Sau khi lựa chọn
được S-CSCF, I-CSCF chuyển yêu cầu REGISTER tới S-CSCF.
S-CSCF nhận ra rằng người sử dụng chưa được cấp phép, bởi vậy gói dữ liệu
nhận thực từ HSS và thông báo tới người dùng với câu trả lời 401- không được phép.
Sau đó, UE sẽ tính toán câu trả lời để chứng thực và gửi một yêu cầu REGISTER khác
tới P-CSCF. P-CSCF lại tìm I-CSCF và I-CSCF sẽ lần lượt tìm S-CSCF. Cuối cùng SNguyễn Minh Quang – D04VT2
41
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 3 Giao thức Diamter trong IMS
CSCF kiểm tra câu trả lời và nếu đúng với profile người dùng tải từ HSS và chấp nhận
đăng ký với câu trả lời 200 OK. Ngay khi UE được cấp phép thành công, UE có thể
khởi tạo và nhận các phiên. Trong thủ tục đăng ký cả UE và P-CSCF đều biết được SCSCF nào trong mạng sẽ phục vụ UE.
Bảng 3.1 Thông tin được lưu trước, trong và sau quá trình đăng ký.
Node
UE
Trước khi đăng ký
Trong khi đăng ký
Sau khi đăng ký
Địa chỉ P-CSCF, tên miên nhà,
giấy ủy nhiệm, nhận dạng
người dùng công khai, nhận
dạng người dùng riêng.
Địa chỉ P-CSCF, tên
miền mạng, giấy ủy
nhiệm, nhận
dạng
người dùng công khai,
nhận dạng người dùng
riêng, kết hợp bảo mật.
Địa chỉ P-CSCF, tên miền
mạng, giấy ủy nhiệm,
nhận dạng người dùng
công khai đăng ký ẩn,
nhận dạng người dùng cá
nhân, kết hợp bảo mật,
thông tin định tuyến dịch
vụ (S-CSCF).
Điểm vào mạng ban
đầu, địa chỉ IP UE, các
nhận dạng người dùng
công khai và riêng, kết
hợp bảo mật
Điểm vào mạng cuối cùng
(S-CSCF), địa chỉ UE,
nhận dạng người dùng
công khai được đăng ký
(và các nhận dạng người
dùng đăng ký ẩn), ID nhận
dạng người dùng riêng, kết
hợp bảo mật, địa chỉ của
CCF
P-CSCF
Địa chỉ HSS hoặc SLF
HSS hoặc vào SLF, địa HSS hoặc địa chỉ SLF
chỉ P-CSCF, địa chỉ SCSCF
Địa chỉ HSS hoặc SLF
Tên hoặc địa chỉ HSS,
profile người dùng, tên
hoặc địa chỉ ủy quyền,
ID người dùng công
khai hoặc riêng, địa chỉ
IP UE
Dữ liệu nhận thực profile
người dùng, các thông số lựa
chọn S-CSCF
Profile người dùng, P- Profile người dùng bao
CSCF, ID mạng
gồm cấp nhập trạng thái
đăng ký của các nhận dạng
người dùng công khai, tên
S-CSCF.
I-CSCF
S-CSCF
HSS
Tên hoặc địa chỉ HSS,
profile người dùng tên
hoặc địa chỉ ủy quyền, ID
người dùng công khai
hoặc riêng, địa chỉ IP UE
Trách nhiệm của UE là giữ cho hoạt động đăng ký của nó bằng cách làm tươi
đăng ký một cách định kỳ. Nếu UE không làm tươi sự đăng ký, khi ấy S-CSCF sẽ im
lặng loại bỏ đăng ký khi nào khoảng thời gian đăng ký hết hiệu lực. Khi UE muốn
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
42
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 3 Giao thức Diamter trong IMS
đăng ký lại từ IMS, đơn giản UE gửi một yêu cầu REGISTER kể cả giá trị thời gian
đăng ký bằng không (hết hiệu lực).
3.1.1.1 Luồng thông tin đăng kí với người dùng chưa đăng kí
Đăng kí mức ứng dụng có thể được thực hiện sau khi đã đăng kí truy nhập, và
sau đó kết nối IP cho báo hiệu được tích cực từ mạng truy nhập. Mục đích của luồng
thông tin đăng kí là để các thuê bao có thể chuyển mạng. Với các thuê bao di chuyển
trong mạng nhà của nó, mạng nhà sẽ thực hiện vai trò của các thành phần mạng nhà và
các thành phần của mạng khách.
Phiên kết cuối di động cho thuê bao sẽ được định tuyến tới S-CSCF hoặc tới
một MGCF (nếu thuê bao đang chuyển mạng vào một mạng kế thừa). Khi một phiên
kết cuối di động thiết lập vào một CSCF đã được trao quyền để định tuyến các phiên
thì CSCF sẽ truy vấn các thông tin định tuyến từ HSS.
Điểm tham chiếu Cx Diameter sẽ hỗ trợ CSCF thu nhận thông tin định tuyến từ
HSS. Kết quả thu được là các tham số truyền báo hiệu S-CSCF (ví dụ địa chỉ IP).
Mã lệnh cho ứng dụng giao diện Cx/Dx được cấp phát bởi IANA trong IETF
RFC 3589. Đối với những câu lệnh này, trường định danh ứng dụng được đặt thành
16777216 (nhận dạng ứng dụng của ứng dụng giao diện Cx/Dx).
Khi một người dùng đăng ký với mạng, UE gửi một yêu cầu REGISTER để tìm
ra P-CSCF, tìm ra thực thể mạng nhà của người dùng, I-CSCF. Sau đó I-CSCF trao
đổi các bản tin với HSS (UAR và UAA).
Bảng 3.2 Mã lệnh trong giao diện Cx và Dx
Mã lệnh
Viết tắt
Mã
Yêu cầu cấp quyền người dùng
UAR
300
Trả lời cấp quyền người dùng
UAA
300
Yêu cầu gán tên Server
SAR
301
Trả lời gán tên Server
SAA
301
Yêu cầu thông tin vị trí
LIR
302
Trả lời thông tin vị trí
LIA
302
Yêu cầu kết thúc đăng kí
RTR
304
Trả lời kết thúc đăng kí
RTA
304
Yêu cầu cập nhật dữ liệu
PPR
305
Trả lời cập nhật dữ liệu
PPA
305
Khi I-CSCF nhận được một yêu cầu REGISTER SIP từ P-CSCF qua điểm tham
chiếu Mw nó sẽ cầu khẩn một truy vấn trạng thái đăng ký người dùng, được biết trong
chuẩn là lệnh yêu cầu cấp phép người dùng (UAR User – Authorization - Request) này
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
43
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 3 Giao thức Diamter trong IMS
bao gồm: Câu lệnh UAR, được chỉ định với trường mã lệnh là 300(3GPP) và bit R
được đặt trong trường cờ, được gửi bởi Diameter khác tới Diameter server để yêu cầu
cấp quyền đăng kí tới server.
Định dạng bản tin:
<Diameter header: 300, REQ, PXY, 16777216>
<Session-Id>
{Vendor-Specific-Application-Id}
{Auth- Session-State}
{Origin-Host}
{Origin-Realm}
[Destination-Host]
{Destinaiton-Realm}
{User-name}
*[Supported-Features]
{Public-Identity}
{Visited-Network-Identifier}
[User-Authorization-Type]
*[AVP]
*[Proxy]
 Nhận dạng người dùng riêng – nhận dạng đến nhận dạng duy nhất người dùng
từ một phối cảnh mạng;
 User name AVP – chứa tên người dùng;
 Nhận dạng người dùng chung – nhận dạng để đăng ký; AVP này chứa nhận
dạng chung của người dùng trong IMS. Cú pháp của AVP này tương ứng SIP
URL (IETF RFC 3261 và IETF RFC 2396)hoặc TEL URL (định nghĩa trong
IETF RFC 3966 );
 Nhận dạng mạng khách (Visited-Network-Identifier) các nhận dạng mạng IMS
khách trong trường hợp chuyển vùng IMS. Dựa trên nhận dạng này HSS có thể
thực hiện giới hạn chuyển vùng; Mạng nhà dựa vào trường nhận này để tìm
mạng khách.
 Thông tin định tuyến – bao gồm địa chỉ của HSS nếu I-CSCF nhận biết. Nếu ICSCF không biết địa chỉ của HSS, lúc này SLF được sử dụng để quyết định
một HSS chính xác;
 Loại cấp phép – ba giá trị có thể cho loại các phần tử thông tin cấp phép được
định nghĩa:
o REGISTRATION – bao gồm giá trị hiệu lực với yêu cầu REGISTER khác 0.
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
44
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 3 Giao thức Diamter trong IMS
o REGISTRATION_CAPABILITIES – bao gồm giá trị hiệu lực trong yêu cầu
đăng ký khác 0 và I-CSCF truy vấn các khả năng S-CSCF (ví dụ: khi gán SCSCF trước đây không đáp ứng).
o DE-REGISTRATION – bao gồm giá trị hiệu lực trong yêu cầu REGISTER
là bằng 0.
Sau khi nhận được lệnh UAR, HSS gửi một lệnh trả lời cấp phép người dùng
(UAA User- Authorization- Answer). Câu lệnh UAA, được chỉ định với trường mã
lệnh là 300(3GPP) và bit R bị xóa trong trường cờ, được gửi bởi Diameter Server để
đáp lại yêu cầu trước đó. Experimental-Result AVP có thể chứa một giá trị AVP đưa
ra.
Định dạng bản tin:
<Diameter header: 300, REQ, PXY, 16777216>
<Session-Id>
{Vendor-Specific-Application-Id}
{Result-Code}
{Experimental-Result}
{Auth- Session-State}
{Origin-Host}
{Origin-Realm}
*[Supported-Features]
[Server-Name]
[Server - Capabilities]
[User-Authorization-Type]
*[AVP]
*[Proxy]
*[Proxy - Info]
*[Route - Record]
 Kết quả - cho biết kết quả của lệnh UAR;
 Tên và các khả năng S-CSCF phụ thuộc vào trạng thái đăng ký hiện thời của
người sử dụng;
 Các khả năng S-CSCF được gửi về nếu người dùng không có tên S-CSCF được
gán trong HSS hoặc nếu I-CSCF yêu cầu các khả năng S-CSCF rõ ràng;
 Mặt khác, tên S-CSCF được gửi trả lại. Khi các khả năng được gửi về I-CSCF
cần thực hiện lựa chọn S-CSCF.
Kết quả là I-CSCF nhận được các khả năng S-CSCF, miễn là ở đó trước đây SCSCF chưa được gán. Dựa trên các khả năng nhận được I-CSCF lựa chọn một SCSCF phù hợp.
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
45
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 3 Giao thức Diamter trong IMS
Thông tin khả năng được truyền giữa HSS và I-CSCF trong cặp giá trị thuộc
tính (AVP – attribute value pair) các khả năng server. AVP các khả năng server bao
gồm:
 AVP khả năng bắt buộc - loại AVP này là không đánh dấu và bao gồm các khả
năng bắt buộc của S-CSCF. Mỗi khả năng bắt buộc có hiệu lực trong mạng của
nhà vận hành riêng biệt sẽ được chỉ định một giá trị đơn nhất.
 AVP khả năng tùy chọn - loại AVP này là không đánh dấu và bao gồm các khả
năng tùy chọn của S-CSCF. Mỗi khả năng tùy chọn có hiệu lực trong mạng của
nhà vận hành riêng biệt sẽ được chỉ định một giá trị đơn nhất.
 AVP tên server - AVP này bao gồm một URI SIP được dùng để nhận dạng một
server SIP.
Dựa trên các AVP khả năng tùy chọn và bắt buộc, nhà vận hành có thể phân bổ
các người dùng giữa các S-CSCF, được quyết định bởi các khả năng khác nhau (các
khả năng quy định cho các dịch vụ người dùng, ưu tiên nhà vận hành trên cơ sở mỗi
người dùng…) mà mỗi S-CSCF có thể có. Trách nhiệm của nhà vận hành là xác định
(có thể dựa trên chức năng được đưa ra bởi mỗi S-CSCF đã được lắp đặt trong mạng)
chính xác các khả năng bắt buộc và tùy chọn. Lựa chọn đầu tiên, I-CSCF sẽ chọn SCSCF mà có toàn bộ các khả năng bắt buộc và tùy chọn cho người dùng. Nếu không
thực hiện được, khi đó I-CSCP áp dụng một thuật toán “best-fit” (thích hợp nhất).
Không có các thuật toán lựa chọn nào là chuẩn.
Sử dụng AVP tên server, một nhà vận hành có thể hướng các người sử dụng
đến các S-CSCF đích; ví dụ có một S-CSCF riêng cho cùng công ty hoặc nhóm phần
tử một dịch vụ VPN (mạng riêng ảo) hoặc tạo ra gán S-CSCF rất đơn giản.
Quá trình đăng kí với người dùng chưa đăng kí diễn ra như sau:
1. Sau khi UE nhận được kênh báo hiệu từ mạng truy nhập, nó có thể thực hiện
đăng kí IMS. Để làm điều đó UE gửi luồng thông tin đăng kí tới Proxy (nhận
dạng chung, nhận dạng riêng, tên miền mạng nhà, địa chỉ IP của UE).
2. Khi nhận thông tin đăng kí, P-CSCF thực hiện kiểm tra “tên miền mạng nhà”
để tìm thực thể mạng nhà (e. g I-CSCF). Proxy sẽ gửi luồng thông tin đăng kí
tới I-CSCF (tên/ địa chỉ P-CSCF, nhận dạng chung, nhận dạng riêng, nhận
dạng mạng P-CSCF, địa chỉ IP của UE). Một kĩ thuật phân tích tên–địa chỉ
được sử dụng để quyết định mạng nhà từ tên miền mạng nhà. Nhận dạng PCSCF là một chuỗi các nhận dạng tại mạng nhà, mạng đó là mạng mà ở đó PCSCF được lắp đặt (ví dụ nhận dạng mạng P-CSCF có thể là tên miền của
mạng P-CSCF).
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
46
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 3 Giao thức Diamter trong IMS
Hình 3.2 Đăng kí với người dùng chưa đăng kí
3. I-CSCF sẽ gửi thông tin lên giao diện Cx để truy vấn HSS (nhận dạng thuê
bao chung, nhận dạng thuê bao riêng, nhận dạng mạng P-CSCF qua giao diện
Dx với bản tin LIR).
HSS sẽ thực hiện kiểm tra người dùng đã được đăng kí hay chưa. HSS sẽ chỉ
thị người dùng đó có được phép đăng kí vào P-CSCF hay không tùy theo
thuộc tính thuê bao của người dùng và những giới hạn của nhà khai thác
mạng.
4. Đáp ứng truy vấn Cx sẽ được gửi từ HSS tới I-CSCF có chứa tên của S-CSCF
mà HSS biết. Nếu như sự kiểm tra ở HSS không thành công, đáp ứng truy vấn
Cx sẽ loại bỏ đăng kí. (với bản tin LIA)
5. Nếu như I-CSCF không được cung cấp tên của S-SCF thì I-CSCF sẽ gửi một
bản tin Cx-Select-pull (nhận dạng thuê bao chung, nhận dạng thuê bao riêng)
tới HSS để yêu cầu các thông tin liên quan đến S-CSCF được yêu cầu để nó
có thể lựa chọn S-CSCF.
6. HSS sẽ gửi Cx-select-pull-resp tới I-CSCF.
7. I-CSCF sử dụng tên của S-CSCF để có thể quyết định địa chỉ của S-CSCF
nhờ kĩ thuật phân tích tên–địa chỉ. I-CSCF cũng sẽ quyết định tên của một
điểm giao tiếp mạng nhà phù hợp nhờ thông tin nhận được từ HSS. Điểm
giao tiếp mạng nhà có thể là chính S-CSCF hoặc một I-CSCF phù hợp trong
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
47
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 3 Giao thức Diamter trong IMS
trường hợp ẩn cấu hình mạng. Nếu một I-CSCF được lựa chọn như một điểm
giao tiếp mạng nhà để thực hiện ẩn cấu hình mạng, nó sẽ khác với I-CSCF
đóng vai trò tiếp nhận thông tin đăng kí, và nó sẽ cho phép nhận tên các SCSCF từ thông tin giao tiếp nhà. I-CSCF sẽ gửi luồng thông tin đăng kí (tên/
địa chỉ của P-CSCF, nhận dạng chung, nhận dạng riêng, nhận dạng mạng PCSCF, địa chỉ IP của UE, I-CSCF (THIG) trong trường hợp mạng muốn ẩn
cấu hình) tới S-CSCF đã được chọn đó. Điểm giao tiếp mạng nhà sẽ được PCSCF sử dụng để gửi báo hiệu thiết lập phiên tới mạng nhà.
8. S-CSCF sẽ gửi Cx-put (nhận dạng chung, nhận dạng riêng, tên S-CSCF) tới
HSS. HSS sẽ lưu trữ tên S-CSCF cho thuê bao đó (Sử dụng câu lệnh SAR).
9. HSS sẽ gửi Cx-put-resp tới I-CSCF để báo nhận bản tin Cx-put đã gửi (Sử
dụng câu lệnh SAA).
10. Khi nhận thông tin từ Cx-put- resp, S-CSCF sẽ gửi luồng thông tin Cx-pull
(nhận dạng thuê bao chung, nhận dạng thuê bao riêng) tới HSS để cho phép
tải về các thông tin có liên quan tới các thuộc tính thuê bao cho nó. S-CSCF
sẽ lưu trữ các tên/ địa chỉ của P-CSCF khi được cung cấp từ mạng khách. Sự
mô tả tên và địa chỉ này để mạng nhà có thể chuyển tiếp báo hiệu phiên kết
thúc tiếp đó tới UE (sử dụng bản tin PAR).
11. HSS gửi trả lời bằng bản tin Cx-pull-resp tới S-CSCF. Thông tin người dùng
được chuyển từ HSS tới S-CSCF gồm một hay nhiều thông tin tên/ địa chỉ cần
cho quá trình truy nhập các mặt bằng điều khiển dịch vụ khi người sử dụng đã
được đăng kí tại S-CSCF. S-CSCF sẽ lưu trữ thông tin cho người dùng đã
được chỉ định. Hơn nữa thông tin tên/ địa chỉ, thông tin bảo mật cũng có thể
được gửi cho S-CSCF sử dụng (Sử dụng bản tin PAA).
12. Dựa trên bộ lọc tiêu chuẩn, S-CSCF sẽ gửi thông tin đăng kí tới mặt bằng điều
khiển dịch vụ và thực hiện bất cứ thủ tục điều khiển dịch vụ thích hợp nào.
13. S-CSCF sẽ đáp lại luồng thông tin 200 OK (thông tin giao tiếp mạng nhà) tới
I-CSCF. Nếu một I-CSCF được lựa chọn như một điểm giao tiếp mạng nhà để
thực hiện ẩn cấu hình mạng, I-CSCF sẽ thực hiện mã hóa địa chỉ S-CSCF vào
trong thông tin giao tiếp mạng nhà.
14. I-CSCF sẽ gửi thông báo 200 OK tới P-CSCF. I-CSCF sẽ giải phóng tất cả
thông tin đăng kí sau khi gửi luồng thông tin 200 OK.
15. P-CSCF sẽ lưu trữ thông tin giao tiếp mạng nhà và sẽ gửi luồng thông tin 200
OK tới UE.
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
48
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 3 Giao thức Diamter trong IMS
3.1.1.2 Luồng thông tin đăng kí lại cho người dùng đã đăng kí
Đăng kí lại mức ứng dụng theo định kì được thiết lập bởi UE để làm tươi lại
một sự đăng kí đã tồn tại hoặc để cập nhật những thay đổi về trạng thái đăng kí của
UE. Đăng kí lại được thực hiện theo cách xử lí như “luồng thông tin đăng kí với người
dùng chưa đăng kí”. Khi được khởi tạo bởi UE dựa vào thời gian đăng kí đã được thiết
lập trong lần đăng kí trước, UE sẽ giữ một bộ định thời ngắn hơn so với định thời đăng
kí ở mạng.
UE
P-CSCF
I-CSCF
HSS
S-CSCF
1. Đăng kí
2. Đăng kí
3. Truy vấn Cx
4. Đáp ứng truy
vấn Cx
5. Đăng kí
6. Cx - put
7. Đáp ứng Cx-put
8. Cx-pull
9. Đáp ứng Cx-pull
11. 200 OK
10. Điều khiển dịch vụ
12. 200 OK
13. 200 OK
Hình 3.3 Đăng kí lại với người dùng đã được đăng kí
1. Đến khi hết hạn thời gian đăng kí, UE sẽ thực hiện đăng kí lại. Để thực hiện
đăng kí lại UE gửi một yêu cầu đăng kí mới. UE gửi luồng thông tin đăng kí
mới tới Proxy (nhận dạng thuê bao chung, nhận dạng thuê bao riêng, tên miền
mạng nhà, địa chỉ IP của UE).
2. Khi chấp nhận luồng thông tin đăng kí, P-CSCF sẽ kiểm tra “tên miền nhà” để
tìm ra thực thể trỏ tới mạng nhà đó (e. g: I-CSCF). Proxy không sử dụng thực
thể chỉ tới bộ lưu trữ sự đăng kí theo chu kì. Proxy sẽ gửi luồng thông tin
đăng kí tới I-CSCF (tên/ địa chỉ I-CSCF, nhận dạng người dùng chung, nhận
dạng người dùng riêng, nhận dạng mạng P-CSCF, địa chỉ IP của UE). Kĩ thuật
phân tích tên và địa chỉ được sử dụng để quyết định địa chỉ của mạng nhà từ
tên miền mạng nhà. Nhận dạng mạng P-CSCF là một chuỗi để nhận dạng ở
mạng nhà - là mạng, mà P-CSCF đặt tại đó (ví dụ nhận dạng mạng P-CSCF
có thể là tên miền của mạng P-CSCF).
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
49
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 3 Giao thức Diamter trong IMS
3. I-CSCF sẽ gửi luồng thông tin Cx-Query tới HSS (gồm nhận dạng chung,
nhận dạng riêng, và nhận dạng mạng P-CSCF).
4. HHS sẽ kiểm tra người dùng đó đã đăng kí hay chưa và sau đó chỉ thị rằng
một S-CSCF đã được phân bổ. Cx-Query resp được gửi từ HSS tới I-CSCF.
5. I-CSCF sẽ sử dụng tên của S-CSCF để quyết định địa chỉ của S-CSCF thông
qua kĩ thuật phân tích tên–địa chỉ. I-CSCF cũng quyết định tên của điểm giao
tiếp mạng nhà thích hợp nhờ nhận được những thông tin từ HSS. Điểm giao
tiếp mạng nhà có thể là chính S-CSCF hoặc là một I-CSCF phù hợp khi muốn
ẩn cấu hình mạng. Nếu như I-CSCF được lựa chọn như là một điểm giao tiếp
mạng nhà khi muốn ẩn cấu hình mạng, nó sẽ khác biệt với các I-CSCF trong
việc nhận lưu lượng đăng kí. I-CSCF sẽ gửi luồng thông tin đăng kí (địa chỉ/
tên của P-CSCF, nhận dạng thuê bao chung, nhận dạng thuê bao riêng nhận
dạng mạng P-CSCF, địa chỉ IP của UE, I-SCF trong trường hợp muốn ẩn cấu
hình mạng) tới S-CSCF đã được lựa chọn. Điểm giao tiếp mạng nhà sẽ được
P-CSCF sử dụng để chuyển tiếp báo hiệu khởi tạo phiên tới mạng nhà.
6. S-CSCF sẽ gửi Cx-put (nhận dạng thuê bao chung, nhận dạng thuê bao riêng,
tên S-CSCF) tới HSS. HSS sẽ lưu trữ tên S-CSCF cho thuê bao đó. Chú ý: SCSCF có thể biết rằng đó là sự đăng kí lại và không làm hết bản tin Cx-put
request.
7. HSS sẽ gửi Cx-put resp tới S-CSCF để báo nhận bản tin Cx-put.
8. Khi nhận được luồng thông tin đáp ứng Cx-put resp, S-CSCF sẽ gửi luồng
thông tin Cx-Pull (nhận dạng thuê bao chung, nhận dạng thuê bao riêng) tới
HSS để cho phép tải về các thông tin có liên quan với thuộc tính thuê bao tới
S-CSCF. S-CSCF sẽ lưu trữ tên và địa chỉ của P-CSCF khi được mạng khách
cung cấp. Những mô tả tên và địa chỉ đó sẽ được mạng nhà chuyển tiếp đến
sau khi đã quyết định phiên báo hiệu cho UE.
9. HSS sẽ đáp trả luồng thông tin Cx-pull-resp (thông tin người dùng) tới SCSCF. S-CSCF sẽ lưu trữ thông tin của người dùng đã được chỉ thị.
10. Dựa vào bộ lọc tiêu chuẩn, S-CSCF sẽ gửi thông tin đăng kí lại tới mặt bằng
điều khiển dịch vụ và bất kì mặt bằng các thủ tục điều khiển dịch vụ thích hợp
nào.
11. S-CSCF sẽ gửi trả luồng thông tin 200 OK (thông tin giao tiếp mạng nhà) tới
I-CSCF. Nếu I-CSCF được chọn như là điểm giao tiếp mạng nhà để ẩn cấu
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
50
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 3 Giao thức Diamter trong IMS
hình mạng thì I-CSCF sẽ mã hóa địa chỉ của S-CSCF trong thông tin giao tiếp
mạng nhà.
12. I-CSCF sẽ gửi luồng thông tin 200 OK (thông tin giao tiếp mạng nhà) tới PCSCF. I-CSCF sẽ phát hành tất cả các thông tin đăng kí sau khi đã gửi luồng
thông tin 200 OK.
13. P-CSCF sẽ lưu trữ thông tin giao tiếp mạng nhà và sẽ gửi luồng thông tin 200
OK tới UE.
3.1.2 Thủ tục xóa đăng kí mức ứng dụng
3.1.2.1 Xóa đăng kí khởi tạo di động
Khi UE muốn xóa đăng kí trong IMS, UE sẽ thực hiện xóa đăng kí mức ứng dụng.
Xóa đăng kí được thực hiện do đăng kí đã hết giờ.
Hình 3.4 Xóa đăng kí với người dùng đã được đăng kí.
1. UE quyết định khởi tạo xóa đăng kí. Để xóa đăng kí UE thực hiện một yêu
cầu REGISTER mới với giá trị thời hạn là không giây. UE gửi luồng thông tin
REGISTER tới Proxy (nhận dạng người dùng chung, nhận dạng người dùng
riêng, tên miền mạng nhà, địa chỉ IP của UE).
2. Khi nhận được luồng thông tin đăng kí, P-CSCF sẽ thực hiện kiểm tra tên
miền mạng nhà để tìm ra thực thể chỉ tới mạng nhà (ví dụ I-CSCF). Proxy
không sử dụng các thực thể chỉ tới bộ lưu trữ các đăng kí định kì. Proxy sẽ gửi
luồng thông tin đăng kí tới I-CSCF (tên/địa chỉ P-CSCF, nhận dạng người
dùng chung/ riêng, nhận dạng mạng Proxy, địa chỉ IP của UE). Một kĩ thuật
phân tích tên địa chỉ được sử dụng để quyết định địa chỉ mạng nhà từ tên miền
mạng nhà. Nhận dạng mạng P-CSCF là một chuỗi để nhận dạng mạng nhà
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
51
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 3 Giao thức Diamter trong IMS
(nhận ra mạng mà P-CSCF đặt tại đó) ví dụ: nhận dạng mạng P-CSCF có thể
là tên miền của mạng P-CSCF.
3. I-CSCF sẽ gửi luồng thông tin Cx-Query tới HSS (nhận dạng thuê bao
chung/riêng, nhận dạng mạng P-CSCF).
4. HSS sẽ xác định người dùng này hiện đã đăng kí chưa. HSS sẽ gửi Cx-Query
Resp (chỉ thị thực thể điểm như S-CSCF) tới I-CSCF.
5. I-CSCF sẽ sử dụng tên của S-CSCF để xác định địa chỉ của S-CSCF thông
qua kĩ thuật phân tích tên–địa chỉ và sau đó sẽ gửi luồng thông tin xóa đăng kí
(tên/địa chỉ P-CSCF, nhận dạng chung, nhận dạng riêng, địa chỉ IP của UE, ICSCF trong trường hợp mạng muốn ẩn cấu hình) tới S-CSCF.
6. Dựa vào bộ lọc tiêu chuẩn, S-CSCF sẽ gửi thông tin xóa đăng kí tới mặt bằng
điều khiển dịch vụ và bất kì mặt bằng các thủ tục điều khiển dịch vụ cần thiết
nào. Mặt bằng điều khiển dịch vụ sẽ xóa tất cả các thông tin thuê bao liên
quan đến thuê bao này.
7. Tùy thuộc vào nhà khai thác lựa chọn S-CSCF có thể gửi Cx-Put (nhận dạng
người dùng chung, nhận dạng người dùng riêng, xóa tên S-CSCF) hoặc CxPut (nhận dạng người dùng chung, nhận dạng người dùng riêng, giữ tên SCSC), với những thuê không được coi là đã đăng kí 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 kí 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.
8. HSS sẽ gửi đáp ứng Cx-Put Resp tới S-CSCF để báo nhận Cx-Put.
9. S-CSCF sẽ đáp lại bằng luồng thông tin 200 OK tới I-CSCF. S-CSCF sẽ phát
hành tất cả các luồng thông tin về đặc tả đăng kí này của thuê bao sau khi gửi
luồng thông tin 200 OK.
10. I-CSCF sẽ gửi luồng thông tin 200 OK tới P-CSCF.
11. P-CSCF sẽ gửi luồng thông tin 200 OK tới UE. P-CSCF đưa ra tất cả thông
tin đăng kí đối với đăng kí này của thuê bao sau khi gửi luồng thông tin 200
OK.
3.1.2.2 Xóa đăng kí khởi tạo mạng
Nếu như xảy ra kết thúc phiên không tốt (ví dụ: Pin yếu hoặc di động di chuyển
nhanh), khi một Proxy Server còn đang phục vụ một phiên nhưng bộ nhớ tràn sẽ xảy ra
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
52
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 3 Giao thức Diamter trong IMS
lỗi phục vụ dẫn đến treo máy. Để đảm bảo cho S-CSCF vận hành ổn định để mang các
mức dịch vụ thì đòi hỏi phải có một kĩ thuật để kết thúc các phiên không thành công
đó. Kĩ thuật này sẽ ở cùng mức với giao thức SIP để đảm bảo truy nhập độc lập với
phân hệ IM CN (IP multimedia core network subsystem).
IM CN có thể thiết lập các thủ tục “Xóa đăng kí khởi tạo mạng” theo các nguyên
nhân sau:
 Bảo dưỡng mạng: Ép buộc phải xóa đăng kí thuê bao. Ví dụ: trong trường hợp
không tương thích dữ liệu ở node lỗi, trong trường hợp mất SIM… Xóa ngữ
cảnh hiện thời của người dùng xung các các node đăng kí, và bắt buộc phải
đăng kí mới trong trường hợp này.
 Mạng/ lưu lượng được quyết định: Phân hệ IM CN phải hỗ trợ kĩ thuật để ngăn
chặn đăng kí hai lần hoặc lưu trữ thông tin trái ngược nhau. Trường hợp này
sẽ xảy ra lúc trao đổi các tham số hợp đồng chuyển mạng giữa hai nhà vận
hành.
 Lớp ứng dụng được quyết định: Dịch vụ có khả năng được hỗ trợ bởi phân hệ
IM CN tới lớp ứng dụng có thể có các thông số ghi rõ tất cả các đăng kí phận
hệ IM CN đã bị xóa đi hoặc chỉ những thông số đó từ một hoặc một nhóm các
đầu cuối người dùng.
 Quản lí thuê bao: Nhà vận hành có thể phải giới hạn người dùng truy cập tới
phân hệ IM CN đến khi xác định hợp đồng đã hết hạn, xóa các thuê bao IM,
phát hiện sự gian lận. Trong trường hợp thay đổi các thuộc tính dịch vụ của
người dùng ví dụ người dùng thuê bao các dịch vụ mới, để cho phép điều đó
thì S-CSCF với các khả năng mới có thể được yêu để đáp ứng các yêu cầu mà
S-CSCF đã được phân bổ cho thuê bao không đáp ứng được. Trong trường
hợp này mạng sẽ cho phép thay đổi S-CSCF bằng cách sử dụng xóa đăng kí
khởi tạo mạng bằng các thủ tục HSS.
Phần sau cung cấp các ngữ cảnh thể hiện xóa đăng kí ứng dụng SIP. Chú ý rằng
các luồng lưu lượng đã được ngăn chặn một cách nghiêm ngặt nhờ sử dụng các tên bản
tin giao thức SIP rõ ràng.
Có hai loại thủ tục xóa đăng kí khởi tạo mạng được đề ra:
 Thỏa thuận với sự hết thời gian đăng kí.
 Cho phép mạng bắt ép xóa đăng kí sau bất kì lí do hợp lí nào xảy ra.
3.1.2.2.1 Xóa đăng kí ứng dụng khởi tạo mạng – hết thời gian đăng kí
Hình 3.5 thể hiện thủ tục xóa đăng kí ứng dụng kết cuối phân hệ IM CN khởi
tạo từ mạng dựa vào sự hết thời gian đăng kí. Một giá trị định thời được cung cấp lúc
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
53
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 3 Giao thức Diamter trong IMS
khởi tạo đăng kí và được làm tươi lại bởi lần đăng kí phía sau. Lưu lượng đó cho rằng
bộ định thời đã hết hạn. Vị trí (mạng nhà hoặc mạng khách) của P-CSCF hoặc S-CSCF
không được chỉ định vì ngữ cảnh vẫn giống như tất cả các trường hợp khác.
Hình 3.5 Xóa đăng kí khởi tạo mạng – hết thời gian đăng kí
1. Thời gian đăng kí ở P-CSCF và ở S-CSCF đã hết hiệu lực. P-CCSCF cập nhật
cơ sở dữ liệu bên trong của nó để xóa thuê bao đã được đăng kí. Nó cho rằng
bất kì một PDP (Packet Data Protocol) Context GPRS nào cũng sẽ được điều
khiển bằng các phương tiện độc lập.
2. Dựa vào bộ lọc tiêu chuẩn, S-CSCF sẽ gửi thông tin xóa đăng kí tới mặt bằng
điều khiển dịch vụ và bất kì mặt bằng các thủ tục điều khiển dịch vụ nào phù
hợp. Mặt bằng điều khiển dịch vụ xóa tất cả các thông tin thuê bao liên quan
đến thuê bao này.
3. Tùy thuộc vào sự lựa chọn của nhà khai thác, S-CSCF có thể gửi là bản tin
Cx-put (nhận dạng thuê bao chung, nhận dạng thuê bao riêng, xóa tên SCSCF) hoặc Cx-Put (nhận dạng thuê bao chung, nhận dạng thuê bao riêng,
giữ tên S-CSCF) với thuê bao không đăng kí 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 kí 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.
4. HSS sẽ gửi Cx-Put Resp tới S-CSCF để báo nhận sự gửi Cx-Put.
3.1.2.2.2 Xóa đăng kí ứng dụng khởi tạo mạng - liên quan đến quản lí
Trong nhiều nguyên nhân khác (ví dụ đầu cuối thuê bao, đầu cuối bị mất) chức
năng quản trị mạng nhà sẽ quyết định sự cần thiết xóa một đăng kí SIP của người
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
54
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 3 Giao thức Diamter trong IMS
dùng. Chức năng này khởi tạo thủ tục xóa đăng kí và có thể sẽ được thiết lập ở các
phần tử khác nhau phục thuộc vào lí do chính để khởi tạo xóa đăng kí.
Một thành phần mạng nhà như vậy là HSS, là nơi biết S-CSCF nào phục vụ
người dùng nào và để thực hiện mục đích đó nó sử dụng giao diện Cx để xóa đăng kí.
Một thành phần mạng nhà khác có thể khởi tạo xóa đăng kí là S-CSCF, trong trường
hợp này nó tạo dựng Cx-Put để thông tin với HSS. Các phần an ninh/ tin cậy khác
cũng có thể khởi tạo xóa đăng kí tới S-CSCF.
Các luồng thông tin sau thể hiện xóa đăng kí ứng dụng (SIP) kết cuối phân hệ
IM CN được khởi tạo từ mạng dựa và hoạt động quản lý. Các thành phần truyền tải IP
(ví dụ SGSN, GGSN) không được cho biết. Nếu như truy nhập gói hoàn thành thì bị từ
chối, một kĩ thuật quản lí lớp truyền tải sẽ được sử dụng. Trong ngữ cảnh này không
sử dụng kĩ thuật quản lí địa chỉ để cập nhật thông tin thuê bao như thông tin EIR, nhận
thực truy nhập… Ngữ cảnh này chỉ địa chỉ đặc tả hoạt động xóa đăng kí ứng dụng SIP
là có hiệu lực.
Khi được quyết định bởi nhà vận hành, các phiên được thiết lập nhờ các thủ tục
phát hành phiên được khởi tạo từ mạng.
3.1.2.2.3 Xóa đăng kí khởi tạo mạng bởi HSS – quản lý
Hình 3.6 Xóa đăng kí ứng dụng khởi tạo mạng bởi HSS – quản lí
1. HSS khởi tạo xóa đăng kí, gửi một bản tin Cx-Deregister (nhận dạng thuê
bao) chứa lí do để xóa đăng kí.
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
55
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 3 Giao thức Diamter trong IMS
2. Dựa vào bộ lọc tiêu chuẩn, S-CSCF sẽ gửi thông tin xóa đăng kí tới mặt bằng
điều khiển dịch vụ và bất kì các mặt bằng các thủ tục điều khiển dịch vụ nào
hợp lí.
3. S-CSCF đưa ra bản tin De-register và chuyển tiếp về P-CSCF cho UE này và
cập nhật cơ sở dữ liệu bên trong của nó để xóa UE đã đăng kí đó. Lí do xóa
đăng kí nhận từ HSS sẽ được đưa và bản tin nếu có thể.
4. P-CSCF thông tin cho UE về việc xóa đăng kí và chuyển lí do xóa đăng kí
cho UE nếu có thể. Đến khi mất liên lạc với di động, nó mới cho phép UE đó
không cần nhận thông tin xóa đăng kí.
5. P-CSCF gửi đáp ứng tới S-CSCF và cập nhật cơ sở dữ liệu bên trong của nó
để xóa đăng kí của UE.
6. Khi có thể, UE gửi một đáp ứng tới P-CSCF để báo nhận xóa đăng kí. Một
UE không có khả năng giao tiếp hoặc nằm ngoài P-CSCF sẽ không thể trả lời
cho yêu cầu xóa đăng kí. P-CSCF sẽ thực hiện xóa đăng kí trong bất kì trường
hợp nào ví dụ sau khi bộ định thời đã hết giờ.
Nếu UE không tự động thực hiện xóa đăng kí khi đến kì xóa đăng kí thì người
dùng sẽ được thông tin về sự xóa đăng kí và các lí do nếu có thể.
CHÚ Ý: Bước 4 và bước 5 có thể thực hiện song song P-CSCF trả lời cho S-CSCF
trước khi nhận được cầu trả lời từ UE.
7. S-CSCF đáp trả các thực thể đã khởi tạo xử lí.
3.1.2.2.4 Xóa đăng kí khởi tạo mạng bởi S-CSCF
Một mặt bằng dịch vụ cũng có thể quyết định sự cần thiết để xóa đăng kí SIP
của người dùng. Chức năng này thiết lập thủ tục xóa đăng kí và sinh ra ở mặt bằng
dịch vụ.
Hình sau thể hiện một sự điều khiển dịch vụ khởi tạo xóa đăng kí ứng dụng SIP
kết cuối IMS. Các thành phần truyền tải IP (ví dụ SGSN, GGSN) không được thông
báo. Nếu truy nhập gói thành công thì sẽ bị xóa bỏ một kĩ thuật quản lí lớp truyền tải
sẽ được sử dụng kĩ thuật quản lí địa chỉ không đựoc sử dụng trong ngữ cảnh này để để
cập nhật thông tin thuê bao, như thông tin EIR, trao quyền truy nhập vv. Ngữ cảnh này
chỉ địa chỉ các đặc tả hoạt động xóa đăng kí ứng dụng SIP là có hiệu lực.
Vì được quyết định bởi các nhà khai thác, nên các phiên được phát hành bằng
cách sử dụng các thủ tục phát hành phiên khởi tạo mạng.
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
56
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 3 Giao thức Diamter trong IMS
Hình 3.7 Xóa đăng kí ứng dụng khởi tạo mạng-mặt bằng dịch vụ
1. S-CSCF nhận thông tin xóa đăng kí từ mặt bằng điều khiển dịch vụ và thực
hiện bất kì các thủ tục điều khiển dịch vụ hợp lí nào. Thông tin này có thể bao
gồm cả lí do xóa đăng kí.
2. SCSCF phát bản tin xóa đăng kí về phía P-CSCF cho UE này và cập nhật cơ
sở dữ liệu bên trong của nó để xóa đăng kí UE này. Lí do xóa đăng kí cũng
được truyền đi nếu có thể.
3. P-CSCF thông báo cho UE biết về sự xóa đăng kí và chuyển tiếp không chỉnh
sửa lí do xóa đăng kí nếu có thể. Đến khi mất liên lạc với di động thì nó mới
cho phép UE không cần nhận thông tin về xóa đăng kí.
4. P-CSCF gửi đáp ứng tới S-CSCF và cập nhật cơ sở dữ liệu bên trong của nó
để xóa đăng kí của UE.
5. Khi có thể, UE gửi đáp ứng tới P-CSCF để báo nhân sự xóa đăng kí. Một UE
mất liên lạc hoặc nằm ngoài vùng phủ sóng của P-CSCF sẽ không thể trả lời
yêu cầu xóa đăng kí. P-CSCF sẽ thực hiện xóa đăng kí trong trường hợp này
ví dụ: bộ định thời cho yêu cầu này đã hết hạn.
Nếu như UE không tự động xóa đăng kí khi đã đến kì hạn, người dùng sẽ
được thông báo về sự xóa đăng kí và các lí do xóa nếu có thể.
CHÚ Ý: Bước 4 và 5 có thể thực hiện song song, P-CSCF có thể gửi câu trả lời
tới S-CSCF trước khi nhận được câu trả lời của UE.
6. S-CSCF gửi một sự cập nhật về sự xóa đăng kí thuê bao trong chính nó tới
HSS.
7. HSS khẳng định lại sự cập nhật đó.
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
57
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 3 Giao thức Diamter trong IMS
3.2 Thủ tục liên quan đến truy vấn thông tin định tuyến (giao diện Dx)
3.2.1 Nhận dạng người dùng tới giải đáp HSS
Phần này trình bày kĩ thuật phân tích để I-CSCF và S-CSCF tìm ra địa chỉ của
HSS–nơi lưu trữ dữ liệu thuê bao để nhận dạng thuê bao. Kĩ thuật phân tích này không
được sử dụng tại mạng chỉ có một HSS
Ở bản tin REGISTER và MT INVITE, I-CSCF truy vấn HSS để có dữ liệu đặc
tả thuê bao như vị trí hiện tại hay tham số nhận thực. Điều này cũng phải được thiết
lập nhờ đăng kí trên S-CSCF. Trong trường hợp có nhiều hơn một HSS độc lập trong
mạng, thì HSS mà chứa thông tin người dùng đang cần thiết cần phải được tìm thấy.
Để biết tên của HSS, I-CSCF và S-CSCF truy vấn tới thực thể chức năng vị trí thuê
bao (SLF).
Bộ vị trí thuê bao được truy nhập thông qua giao diện Dx Diameter. Giao diện
Dx Diameter là giao diện chuẩn giữa CSCF và SLF.
Giao diện Dx cung cấp:
 Một sự vận hành để truy vấn vào bộ định vị thuê bao từ I-CSCF hoặc từ SCSCF.
 Một sự đáp ứng để cung cấp tên HSS về phía I-CSCF hoặc về phía S-CSCF.
Bằng việc gửi lên giao diện Dx bản tin Dx-SLF-Query mà I-CSCF hoặc SCSCF yêu cầu một nhận dạng thuê bao của thuê bao mà nó đang tìm trong HSS. Bằng
cách gửi lên giao diện Dx bản tin Dx-SLF-RESP mà SLF đáp ứng được tên HSS. ICSCF hoặc S-CSCF tương ứng tiếp tục truy vấn HSS đã lựa chọn đó. Như một tùy
chọn tại thời điểm đăng kí, I-CSCF có thể chuyển tiếp tên của HSS tới S-CSCF để đơn
giản hóa thủ tục S-CSCF tìm HSS của thuê bao. Tùy chọn này có thể được sử dụng ở
mạng chỉ có một HSS đơn.
2 bản tin được đưa ra được sử dụng trong giao diện Dx:
 Yêu cầu thông tin vị trí Location-Info-Request (LIR) – yêu cầu tìm HSS
 Trả lời thông tin vị trí Location-Info-Request (LIA) – Trả lời vị trí HSS
Định dạng của bản tin thanh toán: yêu cầu thông tin vị trí và trả lời vị trí được định
nghĩa trong giao thức cơ bản Diameter.
Những biểu tượng sau được sử dụng trong bản tin:
 <AVP> nói rằng các AVP bắt buộc này được gán cố định trong bản tin
 {AVP} cho biết một AVP bắt buộc trong bản tin
 [AVP] cho biết rằng AVP tùy chọn trong bản tin
 *AVP cho biết rằng nhiều sự kiện có thể có trong một AVP
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
58
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 3 Giao thức Diamter trong IMS
Bản tin định vị ví trí (LIR) (chỉ định trường mã lệnh đặt thành 302 và bit R
được đặt trong trường cờ) (3GPP).
Định dạng bản tin LIR:
<Diameter header: 302, REQ, PXY, 16777216>
<Session-Id>
{Vendor-Specific-Application-Id}
{Auth- Session-State}
{Origin-Host}
{Origin-Realm}
[Destination-Host]
{Destinaiton-Realm}
*[Supported-Features]
{Public-Identity}
*[AVP]
*[Proxy]
*[Routed-Record]
Yêu cầu này bao gồm:
 Nhận dạng người dùng công khai – bao gồm nhận dạng từ trường yêu cầu URI
của phương thức SIP.
 Thông tin định tuyến – bao gồm địa chỉ của HSS nếu I-CSCF nhận biết. Nếu ICSCF không biết địa chỉ của HSS, khi đó nó kể đến vị trí đích.
 Nhận dạng miền mà bản tin Diameter định tuyến đến.
HSS trả lời với một lệnh trả lời thông tin vị trí (LIA).
Lệnh Trả lời thông tin vị trí (LIA), với mã lệnh đặt thành 302, và bit R được sẽ
bị xóa trong trường cờ, đáp ứng lại bản tin LIR.
Định dạng bản tin LIA:
<Diameter header: 302, REQ , PXY, 16777216>
<Session-Id>
[Result-Code]
{Vendor-Specific-Application-Id}
{Experimental-Result}
{Auth- Session-State}
{Origin-Host}
{Origin-Realm}
*[Supported-Features]
{Public-Identity}
[Server - Capabilities]
*[AVP]
*[Failed-AVP]
*[Proxy - Info]
*[Routed-Record]
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
59
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 3 Giao thức Diamter trong IMS
Câu trả lời này bao gồm:
 Kết quả - thông báo kết quả của lệnh LIR.
 Tên hoặc các khả năng S-CSCF – sau cùng được trả lời nếu người dùng không
có tên S-CSCF được gán, mặt khác URI SIPcủa S-CSCF được trả lời.
Giá trị của Mã kết quả AVP
a> thành công
1.Đăng kí Diameter lần đầu DIAMETER_FIRST_REGISTRATON
HSS cho I-CSCF biết rằng:
-
Người dùng được cấp quyền để đăng kí với nhận dạng công khai;
-
Một S-CSCF sẽ được gán tới người dùng;
2. Dịch vụ chưa đăng kí DIAMETER_UNTERGISTERED_SERVICE
HSS cho I-CSCF biết rằng:
-
nhận dạng công khai không được đăng kí nhưng có các dịch vụ liên quan
tới trạng thái chưa đăng kí;
-
Một S-CSCF sẽ được gán tới người dùng;
3. DIAMETER_SUCCESS_SERVER_NAME_NOT_STORE
HSS cho I-CSCF biết rằng:
-
kết thúc đăng kí được đưa ra;
-
S-CSCF không được lưu trữ trong HSS;
4. DIAMETER_SERVER_SELECTION
HSS cho I-CSCF biết rằng:
-
Người dùng được cấp quyền để đăng kí với nhận dạng công khai này;
-
Một S-CSCF đã được gán cho các dịch vụ liên quan tới trạng thái chưa
đăng kí rồi;
-
Có thể cần thiết để gán một S-CSCF mới tới người dùng;
b> Lỗi
1. DIAMETER_ERROR_USER_UNKNOW
Bản tin được nhận từ một người dùng lạ mặt;
2. DIAMETER_ERROR_IDENTITIES_DONT_MATCH
Một bản tin được nhận với một nhận dạng công khai và một nhận dạng cá nhân
của người dùng, và server xác định rằng nhận dạng công khai không tương ứng với
nhận dạng cá nhân;
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
60
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 3 Giao thức Diamter trong IMS
3. DIAMETER_ERROR_IDENTITY_NOT_REGISTERED
Một truy vấn đối với thông tin vị trí được nhận từ một nhận dạng công khai mà
không được đăng kí trước đó;
4. DIAMETER_ERROR_ROAMING_NOT_ALLOWED
Người dùng không được phép chuyển vùng trong mạng khách;
5. DIAMETER_ERROR_IDENTITY_ALREADY_REGISTERED
Nhận dạng được đăng kí với server được gán rồi và trạng thái đăng kí không
cho phép chèn vào;
6. DIAMETER_ERROR_TOO_MUCH_DATA
Số lượng dữ liệu tới bên nhận vượt quá dụng lượng;
7. DIAMETER_ERROR_NOT_SUPPORTED_USER_DATA
S-CSCF cho HSS biết rằng nhận được dữ liệu chứa thông tin không được nhận
ra hoặc hỗ trợ;
3.2.2 Đăng kí trên SLF
Mạng nhà
P-CSCF
SLF
I-CSCF
HSS
Đăng kí
2. Truy vấn DxSLF
3. Tìm trong cơ sở
dữ liệu SLF
4. Đáp ứng DxSLF
5. Truy vấn Cx
Hình 3.8 Đăng kí trên SLF (trường hợp 1)
1. I-CSCF nhận một yêu cầu đăng kí và bây giờ phải truy vấn vị trí dữ liệu của
thuê bao.
2. I-CSCF gửi một Dx-SLF-Query tới SLF chứa các tham số nhận dạng thuê bao
đặt trong yêu cầu REGISTER.
3. SLF tìm trong cơ sở dữ liệu của nó nhận dạng thuê bao được truy vấn.
4. SLF trả lời dữ liệu của thuê bao cùng với tên HSS.
5. I-CSCF có thể tiến hành bằng cách truy vấn HSS phù hợp.
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
61
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 3 Giao thức Diamter trong IMS
Mạng nhà
I-CSCF
SLF
S-CSCF
HSS
Đăng kí
2. Truy vấn DxSLF
3. Tìm trong cơ sở
dữ liệu SLF
4. Đáp ứng DxSLF
Hình 3.9 Đăng kí trên SLF(trường hợp 2)
1. I-CSCF gửi yêu cầu REGISTER tới S-CSCF. và bây giờ phải truy vấn vị trí
dữ liệu của thuê bao.
2. S-CSCF gửi Dx-SLF-QUERY tới SLF với các tham số nhận dạng thuê bao
đặt trong yêu cầu đăng kí.
3. SLF tìm trong cơ sở dữ liệu của nó nhận dạng thuê bao được truy vấn.
4. SLF trả lời dữ liệu của thuê bao kèm với tên của HSS.
3.2.3 Mời UE trên SLF
Mạng nhà
X-CSCF
SLF
I-CSCF
HSS
1. Mời
2. Truy vấn DxSLF
3. Tìm trong cơ sở
dữ liệu SLF
4. Đáp ứng DxSLF
Hình 3.10 Mời UE trên SLF
1. I-CSCF nhận yêu cầu INVITE và bây giờ phải truy tìm vị trí dữ liệu của thuê
bao.
2. I-CSCF gửi Dx-SLF-QUERY tới HSS chứa các tham số nhận dạng thuê bao
được đặt trong yêu cầu INVITE.
3. SLF tìm trong cơ sở dữ liệu của nó nhận dạng thuê bao được truy vấn.
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
62
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 3 Giao thức Diamter trong IMS
4. SLF trả lời dữ liệu thuê bao cùng với tên của HSS.
Để ngăn cản dịch vụ SLF sai, SLF có thể được phân phối trên nhiều Server.
Một vài phương pháp có thể được đặt để tìm ra các server này.
3.3 Khởi tạo phiên
Khi một người dùng A muốn có một phiên với người dùng B, UE A tạo ra yêu
cầu INVITE SIP và gửi yêu cầu này qua điểm tham chiếu Gm tới P-CSCF. P-CSCF xử
lý yêu cầu: ví dụ như P-CSCF giải nén yêu cầu và kiểm ra nhận dạng người dùng khởi
tạo trước khi chuyển tiếp yêu cầu qua điểm tham chiếu Mw tới S-CSCF. S-CSCF xử lý
yêu cầu, thực hiện điều khiển dịch vụ bao gồm tương tác với các server ứng dụng (AS)
và cuối cùng quyết định điểm vào nhà vận hành mạng nhà của người dùng B dựa trên
nhận dạng người dùng B trong yêu cầu INVITE SIP. Hình 3.11 Lưu đồ thiết lập phiên
IMS mức cao.
Mạng nhà của người dùng A
Mạng nhà của người dùng B
HSS
4.Tìm S-CSCF
3. INVITE
I-CSCF
S-CSCF
1-2. INVITE
11. 183
12. 183
P-CSCF
5. INVITE
S-CSCF
10. 183
6-7. INVITE
9. 183
P-CSCF
13. 183
Hình 3.11 Lưu đồ thiết lập phiên IMS mức cao.
I-CSCF nhận yêu cầu qua điểm tham chiếu Mw và liên hệ với HSS qua điểm
tham chiếu Cx của giao thức Diameter để tìm S-CSCF đang phục vụ người dùng
B.Yêu cầu này được chuyển qua điểm tham chiếu Mw tới S-CSCF. S-CSCF thực hiện
trách nhiệm xử lý thiết bị đầu cuối phiên, tính đến cả tương tác với các server ứng
dụng (AS) và cuối cùng thực hiện chuyển giao yêu cầu tới P-CSCF qua điểm tham
chiếu Mw. Sau khi xử lý (ví dụ nén và kiểm tra cá nhân), P-CSCF sử dụng điểm tham
chiếu Gm để chuyển giao yêu cầu INVITE SIP tới UE B. UE B tạo ra một câu trả lời
theo chiều ngược lại tới UE A theo tuyến đã được tạo (ví dụ UE B -»P-CSCF -> SCSCF -> I-CSCF -> S-CSCF -> P-CSCF -> UE A).
Sau một vài hành trình quay trở về, cả hai UE hoàn thành thiết lập phiên và có
thể bắt đầu kích hoạt ứng dụng (ví dụ chơi cờ). Trong khi thiết lập phiên nhà vận hành
có thể điều khiển sử dụng kênh mang dành cho lưu lượng phương tiện.
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
63
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 3 Giao thức Diamter trong IMS
Trong quá trình khởi tạo phiên này ta thấy rằng I-CSCF liên hệ với HSS qua
điểm tham chiếu Cx của giao thức Diameter để tìm S-CSCF đang phục vụ người dùng
B.
3.4 Tính cước
Có hai kiến trúc tính cước đó là tính cước trực tuyến và tính cước ngoại tuyến.
3.4.1 Kiến trúc tính cước
Kiến trúc IMS hỗ trợ cả hai khả năng tính cước trực tuyến và tính cuớc ngoại
tuyến. Tính cước trực tuyến là quá trình tính cước ở các thực thể IMS, như là một
server ứng dụng (AS) tương tác với hệ thống tính cước trực tuyến. Hệ thống tính cước
trực tuyến tương tác thời gian thực với tài khoản của người sử dụng và điều khiển hoặc
giám sát tính cước liên quan tới sử dụng dịch vụ: ví dụ, AS truy vấn hệ thống tính
cước trực tuyến trước khi cho phép thiết lập phiên hoặc nhận thông tin về một người
sử dụng có thể tham gia vào một hội nghị trong bao lâu. Tính cước ngoại tuyến là một
quá trình tính cước ở đó thông tin tính cước được tập hợp chủ yếu sau phiên và hệ
thống tính cước không tác động thời gian thực đến dịch vụ đang sử dụng. Trong mô
hình này một người dùng nhận được một hóa đơn trong hàng tháng, chỉ ra các khoản
phí tổn phải chịu trong một giai đoạn riêng. Nhờ có các các mô hình tính cước tự
nhiên khác của các giải pháp kiến trúc khác nhau được đòi hỏi.
3.4.2 Kiến trúc tính cước ngoại tuyến
Điểm trung tâm trong kiến trúc tính cước ngoại tuyến là chức năng tập hợp tính
cước (CCF – Charing Collection Function). CCF nhận thông tin tính toán từ các thực
thể IMS qua điểm tham chiếu Rf. Hơn nữa CCF xử lý dữ liệu nhận được và sau đó xây
dựng và định dạng bản ghi dữ liệu cước CDR (charing data record) hiện thời. CDR
được chuyển tới hệ thống hóa đơn, nhận được nhờ cung cấp CDR cuối cùng, cùng với
thông tin tính cước nhận được từ các nguồn khác như là (ví dụ chức năng cổng tính
cước, hoặc CGF-Charing Gateway Function). Hình 3.12 mô tả kiến trúc tính cước
ngoại tuyến trong một trường hợp ở nơi cả hai phần chủ gọi và phần bị gọi đều đang
sử dụng chuyển vùng IMS. Khi người dùng không chuyển vùng ở đó sẽ duy nhất một
CCF liên quan.
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
64
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 3 Giao thức Diamter trong IMS
AS
AS
MRFC
MRFC
S-CSCF
S-CSCF
I-CSCF
I-CSCF
BGCF
BGCF
MGCF
MGCF
Hệ thống hóa đơn
Hệ thống hóa đơn
Bi
Rf
CCF
Rf
CCF
Nhà (A)
Nhà (B)
Rf
Bi
CCF
P-CSCF
P-CSCF
Rf
Hệ thống hóa đơn
Hệ thống hóa đơn
Bp
CGF
Bp
Bi
CCF
Ga
Khách (A)
GGSN
GGSN
SGSN
SGSN
CGF
Ga
hách (B)
Khách (B)
Hình 3.12 Kiến trúc tính cước IMS ngoại tuyến
3.4.2.1 Chức năng tập hợp tính cước CCF
Cách sử dụng của CCF cho phép một nhà vận hành có điểm tham chiếu đơn
hướng về hệ thống hóa đơn, CCF chuyển giao thông tin tính cước từ các thực thể IMS
(AS, MRFC, S-CSCF, I-CSCF, P-CSCF, BGCF, MGCF) tới các hệ thống hóa đơn tự
chọn của nhà vận hành mạng. Các chức năng chính của CCF là:
 Tập hợp thông tin thanh toán từ các thực thể IMS và tạo thông tin thanh toán
chung;
 Tương quan, hợp nhất, lọc các trường không cần thiết và thêm vào thông tin
nhà vận hành riêng biệt để nhận thông tin thanh toán;
 Tạo các CDR sau khi tiền xử lý;
 Chuyển các CDR tới hệ thống hóa đơn;
 Đệm CDR khi hệ thống hóa đơn bận;
CCF có thể thực hiện như là một trung tâm, phần tử mạng riêng hoặc như là
một chức năng tích hợp cứ trú trong các thực thể IMS. Có một CCF đơn giảm bớt tải
của thực thể IMS bởi vì nó không cần thiết để đệm và hoàn trả các CDR hiện thời.
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
65
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 3 Giao thức Diamter trong IMS
3.4.2.2 Chức năng cổng tính cước
CGF trong miền chuyển mạch gói (PS) cung cấp một cơ chế để chuyển giao
thông tin tính cước từ các node SGSN và GGSN tới các hệ thống hóa đơn đã được
chọn của nhà vận hành mạng. Các chức năng chính của CGF cho miền PS là nguyên lý
tương đương cho các CCF sử dụng trong miền IMS. Một điểm khác là CGF nhận các
CDR hợp lệ từ SGSN và GGSN.
3.4.2.3 Hệ thống hóa đơn
CCF và CGF gửi các CDR tới hệ thống hóa đơn tạo ra hóa đơn thực sự (ví dụ
gửi tới thuê bao mỗi tháng một lần). Hóa đơn sẽ bao gồm ví dụ số phiên, đích, khoảng
thời gian và loại phiên (âm thanh, hình ảnh).
3.4.2.3 Điểm tham chiếu Rf (Diameter)
3.4.2.3.1 Nguyên lý cơ bản
Chức năng tính cước ngoại tuyến dựa trên thông tin báo cáo từ các nút mạng
IMS dựa trên việc nhận một vài phương pháp SIP khác nhau hoặc bản tin ISUP, đa số
thông tin liên quan đến thanh toán được chứa trong những bản tin này. Báo cáo này
được tiến hành bằng việc gửi bản tin yêu cầu thanh toán Diameter (ACR) (Bắt đầu,
chuyển tiếp và dừng) từ các nút IMS tới CCF.
Diameter client sử dụng ACR bắt đầu, chuyên tiếp và dừng trong các thủ tục có
liên quan đến các phiên SIP. Người dùng sử dụng các ACR sự kiện cho các phiên SIP
không thành công và cho các thủ tục phiên không liên quan.
Nhà vận hành lựa chọn các bản tin phương pháp SIP hoặc ISUP để khởi động
ACR. Tuy nhiên, hai mục bắt buộc đã được định nghĩa:
 Bất cứ khi nào 200 OK SIP, xác nhận một INVITE SIP khởi tạo, được nhận
hoặc MGFC nhận một trả lời ISUP, ACR sẽ bắt đầu được gửi tới CCF.
 Bất cứ khi nào nhận được BYE SIP hoặc MGCF nhận một xóa ISUP, sẽ dừng
gửi ACR tới CCF.
Bảng 3.3 mô tả tất cả các ACR có thể được gửi từ một P-CSCF, I-CSCF, SCSCF, MGCF hoặc BGCF. Một danh sách nút cụ thể ACR, với các AVP được mô tả
chi tiết trong phần sau.
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
66
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 3 Giao thức Diamter trong IMS
Bảng 3.3 Bản tin yêu cầu thanh toán khởi sự bởi SIP hoặc bản tin ISUP cho tất
cả các nút IMS trừ MRFC và AS
Bản tin
Diameter
ACR (bắt đầu)
ACR (chuyển
tiếp)
ACR (dừng)
Khởi sự bởi SIP/Bản tin ISUP
SIP 200 OK xác nhận một khởi tạo SIP INVITE
Bắt buộc
ISUP: ANM (có thể dùng được cho MGCF)
Bắt buộc
SIP 200 OK xác nhận một SIP RE-INVITE hoặc
SIP UPDATE (thay đổi trong thành phần phương
tiện)
Cấu hình
AVP kết thúc (Acct-Interm-Interval)
Cấu hình
Bản tin SIP BYE (cả 2 trường hợp kết thúc phiên
bình thường và bất bình thường)
Bắt buộc
ISUP: REL (có thể dùng cho MGCF)
Bắt buộc
SIP 200 OK xác nhận phiên không liên quan đến
các bản tin SIP là:
SIP NOTIFY
SIP MESSAGE
SIP REGISTER
SIP SUBCRIBER
ACR (Sự kiện)
Bắt buộc/
Cấu hình
Đáp ứng SIP cuối cùng (4xx, 5xx, 6xx), cho biết
rằng một phiên SIP không thành công
Đáp ứng SIP cuối cùng (4xx, 5xx, 6xx), chỉ định
một thủ tục phiên không liên quan SIP không
thành công
SIP CANCEL, chỉ định sự bải bỏ của phiên SIP
I-CSCF hoàn thành một truy vấn Cx mà đưa ra
để đáp ứng SIP INVITE
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
Cấu hình
Cấu hình
Cấu hình
Cấu hình
Cấu hình *
Cấu hình *
Cấu hình *
Cấu hình *
67
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 3 Giao thức Diamter trong IMS
Bảng 3.4 Bản tin yêu cầu thanh toán khởi tạo bởi các phương pháp SIP đối với
MRFC
Bản tin
Diameter
Bắt buộc/Cấu
hình
Trigger
SIP 200 OK xác nhận một SIP INVITE
cho khởi tạo một phiên hội thảo đa
phương tiện không dự tính trước
Bắt buộc
ACR
SIP ACK xác nhận một SIP INVITE để
(chuyển tiếp) kết nối một UE tới phiên hội thảo
Bắt buộc
ACR (bắt
đầu)
ACR (dừng)
Kết thúc AVP (AVP-interim-Interval)
Cấu hình
Bản tin SIP BYE
Bắt buộc
SIP final đáp ứng với lỗi mà là 4xx, 5xx,
6xx chỉ định sự kết thúc của một phiên
Bắt buộc
Các AS hỗ trợ 4 kiểu ACR (Bắt đầu/chuyển tiếp/dừng/sự kiện). Sử dụng bản tin
ACR bắt đầu, chuyển tiếp và dừng (Tính cước phiên) ngược với ACR sự kiện (tính
cước sự kiện) tùy thuộc vào các nhà cung cấp dịch vụ bởi server ứng dụng. Ví dụ các
luồng cho một AS tận dụng thanh toán sự kiện và một AS sử dụng thanh toán phiên
được đưa ra trong sau.
Thiết lập phiên- di động khởi tạo
Mạng khách
UE
P-CSCF
Mạng nhà
CCF
(Khách)
S-CSCF
CCF
(nhà)
1. INVITE
1. INVITE
Giám sát dịch vụ
1. INVITE
Báo hiệu SIP
2. 200 OK (Mời)
Giám sát dịch vụ
2. 200 OK (Mời)
2. 200 OK
3. Yêu cầu thanh
toán (bắt đầu)
5. Yêu cầu thanh
toán (Bắt đầu)
6. Yêu cầu
thanh toán
Mở P-CSCF
CDR
Mở một S-CSCF CDR
4. Trả lời thanh
toán
Báo hiệu SIP
Thiết lập phiên SIP
Hình 3.13 Biểu đồ chuỗi bản tin cho thiết lập phiên (di động)
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
68
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 3 Giao thức Diamter trong IMS
Hình 3.13 đưa ra sự giải quyết Diameter mà yêu cầu giữa CSCF và CCF trong suốt
phiên thiết lập tạo ra bởi UE
1. Phiên được khởi tạo;
2. Đích trả lời và đáp ứng cuối cùng được nhận;
3. Dựa trên nhận đáp ứng cuối cùng, S-CSCF gửi một yêu cầu thanh toán với kiểu
bản ghi thanh toán chỉ định là START_RECORD để ghi lại bắt đầu của phiên
người dùng và bắt đầu của thành phần phương tiện trong S-CSCF CDR;
4. CCF xác nhận việc nhận dữ liệu và mở ra S-CSCF CDR;
5. Giống với 3, nhưng cho P-CSCF;
6. Giống với 4, nhưng tạo ra P-CSCF CDR;
Thiết lập phiên-Di động kết thúc
Hình 3.14 đưa ra giải quyết Diameter mà yêu cầu giữa CSCF và CCF trong suốt
phiên thiết lập mà được kết thúc tới một nút di động.
Mạng khách
UE
Mạng nhà
CCF
(Khách)
P-CSCF
CCF
(nhà)
S-CSCF
I-CSCF
1. Mời
Yêu cầu Cx với
HSS
1. Mời
2. Yêu cầu thanh
toán (sự kiện)
Tạo I-CSCF
CDR
3. Trả lời thanh
toán
Giám sát
dịch vụ
1. Mời
1. Mời
Báo hiệu SIP
4. 200 OK
4. 200 OK
4. 200 OK
5. Yêu cầu thanh
toán (Bắt đầu)
7. Yêu cầu thanh
toán (bắt đầu)
Mở P-CSCF CDR
4. 200
OK
Mở S-CSCF CDR
6. Trả lời thanh toán
Báo hiệu SIP
8. Trả lời thanh
toán
Thiết lập phiên SIP
Hình 3.14 Bảng chuỗi bản tin cho thiết lập phiên (kết thúc di động)
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
69
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 3 Giao thức Diamter trong IMS
1. Phiên được khởi tạo;
2. Dựa trên hoàn thành Truy vấn Cx, I-CSCF gửi một yêu cầu thanh toán với kiểu
bản ghi thanh toán đặt thành EVENT (sự kiện);
3. CCF xác nhận dữ liệu đã được nhận và tạo ra I-CSCF CDR;
4. Đích trả lời và đáp ứng cuối cùng được gửi;
5-8. Những bước này được mô tả giống như trong phần trên;
Thủ tục giữa phiên
Hình 3.15 đưa ra sự giải quyết Diameter mà được yêu cầu giữa CSCF và CCF
khi một UE tạo ra SIP (Re-) INVITE hoặc SIP UPDATE trong giữa phiên, để thay đổi
thành phần môi trường, hoặc khi mà được giữ lại và thủ tục tiếp tục lại.
Mạng khách
UE
P-CSCF
Mạng nhà
CCF
(Khách)
CCF
(Nhà)
S-CSCF
Tiếp diễn phiên SIP
1. Mời/Cập nhật
1. Mời/Cập nhật
Giám sát dịch vụ
1. Mời/Cập nhật
Báo hiệu SIP
2. 200 OK(mời/cập
nhật)
2. 200 OK (Mời/Cập
nhật)
2. 200 OK (Mời/cập
nhật)
Giám sát dịch vụ
5. Yêu cầu thanh toán
(chuyển tiếp)
Cập nhật P-CSCF
CDR
6. Trả lời thanh toán
3. Yêu cầu thanh
toán (chuyển tiếp)
Cập nhật S-CSCF
CDR
4. Trả lời thanh
toán
Tiếp tục phiên SIP
Hình 3.15 Biểu đồ chuỗi bản tin đối với môi trường thay đổi
1. Thay đổi thông tin môi trường được nhận từ thuê bao;
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
70
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 3 Giao thức Diamter trong IMS
2. Đích xác nhận thay đổi môi trường;
3. S-CSCF gửi yêu cầu thanh toán với kiểu bản ghi thanh toán chỉ định
INTERIM_RECORD để ghi lại sự thay đổi của thành phần trong S-CSCF
CDR;
4. CCF xác nhận việc nhận dữ liệu và cập nhật S-CSCF CDR;
5. Giống với 3 nhưng là của P-CSCF;
6. Giống với4 nhưng là của P-CSCF CDR;
Từ bỏ phiên – Di động khởi tạo
Hình 3.16 đưa ra sự giải quyết Diameter giữa CSCF và CCF cho từ bỏ phiên
mà khởi tạo bởi UE
Mạng khách
Mạng nhà
UE
CCF
(khách)
P-CSCF
S-CSCF
CCF (nhà)
1. BYE
1. BYE
Giám sát dịch vụ
2. Yêu cầu thanh toán
(dừng)
1. BYE
Đóng P-CSCF CDR
4. Yêu cầu thanh toán
(dừng)
3. Trả lời thanh
toán
Đóng S-CSCF
CDR
6. 200 OK
6. 200 OK
5. Trả lời thanh
toán
6. 200 OK
6. 200 OK
Hình 3.16 Biểu đồ chuỗi bản tin cho từ bỏ phiên
1. Phiên được bỏ đi;
2. Tại phiên kết thúc, P-CSCF gửi yêu cầu thanh toán với kiểu bản ghi thanh toán
chỉ định STOP_RECORD để ghi lại dừng phiên và dừng lại của thành phần
trong P-CSCF CDR;
3. CCF xác nhận nhận dữ liệu và đóng P-CSCF CDR;
4. Giống 2 nhưng là S-CSCF;
5. Giống 3, đóng S-CSCF CDR;
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
71
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 3 Giao thức Diamter trong IMS
6. Việc dỡ bỏ đã được xác nhận;
Dỡ bỏ phiên- Mạng khởi tạo
Trong trường hợp mạng khởi tạo phiên gỡ bỏ, nút IMS gửi một bản tin SIP
BYE mà được đáp ứng với một bản tin SIP 200 OK. Bản tin thanh toán cho trường
hợp này giống với di động khởi tạp dỡ bỏ phiên mô tả trong phần trên.
Phiên dỡ bỏ - CCF khởi tạo
Nhà vận hành IMS có thể yêu cầu dỡ bỏ phiên SIP trên khởi tại điều kiện gặp
phải, ví dụ ngay sau khi có sự gian lận được phát hiện
Hình 3.17 đưa ra sự giải quyết Diameter mà yêu cầu để dỡ bỏ trên phiên SIP
đang tiếp diễn.
Mạng khách
Mạng nhà
UE
CCF
(khách)
P-CSCF
S-CSCF
CCF (nhà)
Phiên SIP đang tiếp diễn
1. BYE
1. BYE
1. BYE
2. Yêu cầu thanh toán (dừng)
Đóng P-CSCF CDR
6. 200 OK
3. Trả lời thanh
toán
7. 200 OK
4. Yêu cầu thanh toán
(dừng)
Đóng S-CSCF
CDR
5. Trả lời thanh
toán
8. 200 OK
Hình 3.17 Biều đồ chuỗi bản tin đối với mang khởi tạo gỡ bỏ phiên
1. S-CSCF khởi tạo gỡ bỏ phiên SIP với yêu cầu SIP BYE tới các thành phần đầu
và cuối.
2. Với quá trình kết thúc phiên, P-CSCF gửi yêu cầu thanh toán với kiểu bản ghi
thanh toán chỉ định là STOP_RECORD để ghi lại dừng phiên và dừng thành
phần trong P-CSCF CDR;
3. CCF xác nhận việc nhận dữ liệu và đóng P-CSCF CDR;
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
72
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 3 Giao thức Diamter trong IMS
4. Giống với 2, nhưng dành cho S-CSCF;
5. Giống với 3, nhưng là cho S-CSCF CDR;
6-8 S-CSCF gửi bản tin đáp ứng 200 OK từ các thành phần đầu đến thành phần kết
thúc;
Thiết lập phiên – PSTN khởi tạo
Hình 3.18 đưa ra giải quyết Diameter mà yêu cầu giữa MGCF và CCF trong
suốt phiên thiết lập khởi tạo từ phía PSTN
Mạng nhà
PSTN
MGCF
CCF
1. IAM
2. Mời
Báo hiệu SIP/ISUP
3. 200 OK (Mời)
4. ANM
5. Yêu cầu thanh toán
(Bắt đầu)
Mở MGCF CDR
6. Trả lời thanh toán
Báo hiệu SIP
Thiết lập phiên
Hình 3.18 Biều đồ chuỗi bản tin cho thiết lập phiên (PSTN khởi tạo)
Phiên được tạo ra từ PSTN;
Phiên được đặt khởi tạo trong IMS;
Đích trả lời và đáp ứng cuối cùng được nhận;
MGCF chuyển bản tin trả lời tới PSTN;
Dựa trên nhận đáp ứng cuối cùng, MGCF gửi yêu cầu thanh toán với kiểu bản
ghi thanh toán chỉ định là START_RECORD để ghi lại bắt đầu phiên người
dùng và bắt đầu của thành phần trong MGCF CDR;
6. CCF xác nhận nhận dữ liệu và mở MGCF CDR;
1.
2.
3.
4.
5.
Thiết lập phiên – IMS khởi tạo
Hình 3.19 đưa ra giải quyết Diameter mà yêu cầu giữa BGCF, MGCF và CCF
trong suốt phiên thiết lập khởi tạo từ phía IMS.
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
73
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 3 Giao thức Diamter trong IMS
1. Phiên được tạo ra từ IMS;
2. Phiên hướng về PSTN được thiết lập;
3. Đích trả lời và bản tin trả lời được nhận;
4. Bản tin đáp ứng cuối cùng được gửi tới bên thiết lập phiên;
5. Dựa trên việc nhận bản tin trả lời, MGCF gửi một yêu cầu thanh toán với kiểu
bản ghi thanh toán chỉ định là START_RECORD để ghi lại bắt đầu phiên người
dùng và bắt đầu của thành phần phương tiện trong MGCF CDR;
6. CCF xác nhận việc nhận dữ liệu và mở MGCF CDR.;
Mạng nhà
BGCF
1. Mời
MGCF
CCF
PSTN
1. Mời
2. IAM
Báo hiệu SIP/ISUP
4. 200 OK (Mời)
4. 200 OK
3. ANM
5. Yêu cầu thanh
toán (bắt đầu)
6. Trả lời
thanh toán
Mở MGCF CDR
7. Yêu cầu thanh toán
(bắt đầu)
Mở BGCF CDR
8. Trả lời thanh toán
Báo hiệu SIP/ISUP
Thiết lập phiên
Hình 3.19 Biểu đồ chuỗi bản tin cho thiết lập phiên (IMS khởi tạo)
7. Dựa trên nhận bản tin 200 OK, BGCF gửi một yêu cầu thanh toán với kiểu bản
ghi thanh toán chỉ định là START_RECORD để ghi lại bắt đầu phiên người
dùng và bắt đầu của thành phần trong BGCF CDR;
8. CCF xác nhận nhận dữ liệu và mở ra BGCF CDR;
Phiên dỡ bỏ- PSTN khởi tạo
Hình 3.20 đưa ra giải quyết mà yêu cầu giữa BGCF, MGCF và CCF khi PSTN
khởi tạo dỡ bỏ
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
74
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 3 Giao thức Diamter trong IMS
1. . Sự chấp nhận của bản tin gỡ bỏ được xác nhận;
2. Dựa trên việc nhận bản tin gỡ bỏ, MGCF gửi một yêu cầu thanh toán với kiểu
bản ghi thanh toán chỉ định STOP-RECORD để ghi lại sự dừng lại của phiên
trong MGCF CDR;
Mạng nhà
BGCF
MGCF
CCF
PSTN
Phiên đang diễn ra
1. REL
2. BYE
2. BYE
3. RLC
4. Yêu cầu thanh toán
(dừng)
Đóng MGCF CDR
6. Yêu cầu thanh toán
(Dừng)
5. Trả lời thanh toán
7. Trả lời thanh
toán
Đóng BGCF CDR
Hình 3.20 Biểu đồ chuỗi bản tin cho dỡ bỏ phiên (PSTN khởi tạo)
3. CCF xác nhận việc nhận dữ liệu và đóng MGCF CDR;
4. Giống 4, nhưng cho BGCF
5. Giống 5, nhưng đối với BGCF
Gỡ bỏ phiên – IMS khởi tạo
Hình 3.21 đưa ra sự giải quyết Diameter mà được yêu cầu giữa BGCF, MGCF
và CCF khi IMS khởi tại gỡ bỏ phiên.
1. Việc gỡ bỏ phiên được khởi tạo từ phía IMS;
2. Bản tin gỡ bỏ được gửi hướng về PSTN;
3. Xác nhận bản tin gỡ bỏ được nhận từ PSTN;
4. Dựa trên việc nhận bản tin BYE, BGCF gửi yêu cầu thanh toán với kiểu yêu
cầu thanh toán chỉ định là STOP_RECORD để ghi lại sự dừng lại của phiên
trong BGCF CDR;
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
75
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 3 Giao thức Diamter trong IMS
5. CCF xác nhận việc nhận dữ liệu và đóng BGCF CDR ;
6. Giống với 4, nhưng là cho MGCF;
7. Giống với 5, nhưng là cho MGCF;
Mạng nhà
BGCF
MGCF
CCF
PSTN
Phiên đang diễn ra
1. BYE
2. BYE
2. REL
3. RLC
4. Yêu cầu thanh toán (Dừng )
Đóng BGCF CDR
5. Trả lời
6. Yêu cầu thanh
toán (Dừng)
Đóng MGCF CDR
7. Trả lời thanh toán
Hình 3.21 Biểu đồ chuỗi bản tin cho gỡ bỏ phiên (IMS khởi tạo)
Định dạng bản tin
Tổng kết của định dạng bản tin thanh toán ngoại tuyến
Các nút IMS tạo ra thông tin thanh toán mà có thể chuyển từ các nút tới CCF.
Đối với mục đích này, ứng dụng thanh toán IMS sử dụng bản tin yêu cầu thanh toán và
trả lời thanh toán từ giao thức Diameter cơ bản.
Bảng 3.5 Mô tả sử dụng những bản tin trong thanh toán ngoại tuyến
Tên lệnh
Nguồn
Đích
Viết tắt
Yêu cầu thanh
toán
S-CSCF, I-CSCF, P-CSCF,
MGCF, MRFC, BGCF, AS
CCF
ACR
S-CSCF, I-CSCF, PTrả lời thanh toán
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
CCF
CSCF, MGCF,
MRFC, BGCF, AS
ACA
76
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 3 Giao thức Diamter trong IMS
Cấu trúc của định dạng bản tin thanh toán
Định dạng của bản tin thanh toán: yêu cầu thanh toán và trả lời thanh toán được
định nghĩa trong giao thức cơ bản Diameter.
1. Bản tin yêu cầu thanh toán
Bảng 3.6 đưa ra cấu trúc của bản tin yêu cầu thanh toán được sử dụng cho thanh
toán ngoại tuyến. Việc sử dụng các AVP này được đưa ra cụ thể trên từng nút IMS và
kiểu ACR
Bảng 3.6 Bản tin yêu cầu thanh toán (ACR) dành cho thanh toán ngoại tuyến
Chú ý rằng AVP kiểu “Grouped” là nhóm AVP được đưa trong bảng 3.6
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
77
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 3 Giao thức Diamter trong IMS
2. Bản tin trả lời thanh toán
Bảng 3.7 đưa ra cấu trúc cơ bản của bản tin trả lời thanh toán Diameter được sử
dụng cho thanh toán ngoại tuyến IMS. Bản tin luôn luôn được sử dụng bởi CCF.
Bảng 3.7 Bản tin trả lời thanh toán (ACA) cho thanh toán ngoại tuyến
 MRFC—CDR được tạo ra dựa trên thông tin từ MRFC
 AS—CDR được tạo ra dựa trên thông tin từ AS
Những AVP Diameter này được sử dụng cho thanh toán ngoại tuyến được đánh
dấu là “Yes” trong bảng 3.6 tới 3.7. Những Diameter AVP không được sử dụng cho
thanh toán ngoại tuyến sẽ được đánh dấu là “No” trong bảng 3.6 đến 3.7. Việc đưa ra
nội dung có thể “Yes” hoặc không thể “No” được CCF sử dụng để xây dựng các CDR.
Những biểu tượng sau được sử dụng trong bảng:
 <AVP> nói rằng các AVP bắt buộc này được gán cố định trong bản tin
 {AVP} cho biết một AVP bắt buộc trong bản tin
 [AVP] cho biết rằng AVP tùy chọn trong bản tin
 *AVP cho biết rằng nhiều sự kiện có thể có trong một AVP
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
78
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 3 Giao thức Diamter trong IMS
3.4.3 Kiến trúc tính cước trực tuyến
Hệ thống tính cước trực tuyến
S-CSCF
ISC
Chức năng
tính cước
phiên (SCF)
Chức năng
phân loại
AS
Ro
MRFC
SGSN
Chức năng
tính cước sự
kiện (ECF)
Chức năng
tương quan
Chức năng
tính cước
kênh mang
(BCF)
CAP
Hình 3.22 Kiến trúc tính cước IMS trực tuyến
S-CSCF, AS và MRFC là các thực thể IMS có thể thực hiện tính cước trực
tuyến. AS và MRFC sử dụng điểm tham chiếu Ro, trong khi S-CSCF sử dụng điểm
tham chiếu ISC (điều khiển dịch vụ IMS) để liên lạc với OSC (hệ thống tính cước trực
tuyến).
3.4.3.1 Chức năng tính cước sự kiện (ECF)
Khi UE yêu cầu cấp phép tính cước từ AS hoặc MRFC, AS hoặc MRFC liên
lạc với ECF (chức năng tính cước sự kiện) thông qua điểm tham chiếu Ro trước khi
chuyển giao dịch vụ tới người dùng: ví dụ, người sử dụng có thể gửi một yêu cầu
SUBSCRIBE tới một server mới hỏi về hội nghị thoại được thiết lập. ECF hỗ trợ hai
mô hình cấp phép khác nhau: tính cước sự kiện trực tiếp và tính cước sự kiện với dành
riêng đơn vị.
Trong mô hình tính cước sự kiện trực tiếp ECF sử dụng chức năng phân loại để
tìm bảng giá thích hợp cho một sự kiện. Sau khi giải quyết bảng giá và giá, ECF trừ đi
một khoản tiền thích hợp từ tài khoản của người dùng và cấp các ACR từ AS hoặc
MRFC. Khi sử dụng mô hình này AS hoặc MRFC biết rằng nó có thể chuyển giao
dịch vụ được yêu cầu tới bản thân người dùng. Ví dụ AS có thể gửi ACR và nói cho
ECF biết về dịch vụ (tức là, một trò chơi cờ) và số đơn vị (tức là, 2) được chuyển giao.
Sau đó ECF sử dụng chức năng phân loại để quyết định bảng giá (0.3€) và để tính toán
giá dựa trên số đơn vị được chuyển giao (0.6€). Cuối cùng tài khoản của người sử
dụng bị trừ đi 0.6€ và ECF thông báo cho AS biết rằng 2 đơn vị đã được cấp trong
ACA (trả lời thanh toán).
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
79
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 3 Giao thức Diamter trong IMS
Trong tính cước sự kiện với mô hình dàng riêng đơn vị ECF sử dụng chức năng
phân loại để quyết định giá của dịch vụ yêu cầu theo thông tin dịch vụ riêng biệt, nếu
giá không được định sẵn trong ACR. Khi đó ECF đặt trước một khoản tiền thích hợp
từ tài khoản của người dùng và đáp lại lượng tài nguyên tương ứng từ AS hoặc MRFC.
Lượng tài nguyên có thể là thời gian hoặc khối lượng dữ liệu cho phép. Khi tài nguyên
được cấp tới người dùng đã được dùng hết hoặc dịch vụ đã được chuyển giao thành
công hoặc kết thúc, AS hoặc MRFC thông tin cho ECF biết lượng tài nguyên đã dùng
hết. Cuối cùng ECF trừ đi lượng đã dùng từ tài khoản của người sử dụng, nhưng có thể
đòi hỏi sự tương tác hơn nữa với chức năng phân loại. Mô hình này là thích hợp khi
AS hoặc MRFC không thể định rõ trước được hay không dịch vụ có thể được chuyển
giao hoặc lượng tài nguyên cần đến không biết trước để dùng cho dịch vụ đặc biệt (ví
dụ trong hội nghị).
3.4.3.2 Chức năng tính cước phiên (SCF)
Chức năng tính cước phiên (SCF) là dùng để thực hiện tính cước theo cách sử
dụng tài nguyên phiên, dựa trên yêu cầu nhận được từ S-CSCF quan điểm tham chiếu
ISC. SCF sẽ có thể điều khiển thiết lập phiên bởi cho phép hoặc từ chối một yêu cầu
thiết lập phiên sau khi kiểm tra tài khoản của người dùng. Thêm vào, SCF sẽ có thể kết
thúc một phiên hiện thời tức là, tài khoản người dùng đã hết. SCF hỗ trợ tính cước sự
kiện với mô hình dành riêng đơn vị cho tính cước sự kiện.
Thiết kế hiện tại buộc phải chấp nhận nhiều vấn đề khắt khe. Điều đó có nghĩa
là, ví dụ SCF phải hỗ trợ ngăn xếp giao thức SIP, hoạt động như là AS, duy trì mô
hình trạng thái cuộc gọi và thực thi điều khiển ngân sách cho các phiên IMS. Có toàn
bộ các chức năng này là một phần của một hệ thống tính cước sẽ làm quá tải hệ thống
và dẫn đến một cho hệ thống tính cước rời rạc. Thực tế, có hai tùy chọn để giải quyết
vấn đề này: hoặc mở rộng điểm tham chiếu ISC hoặc lựa chọn điểm tham chiếu thích
hợp khác. Trong phiên bản 6 đó là điểm tham chiếu Ro. Nó có thể chỉ dẫn một vài loại
cổng hoặc chức năng liên kết nối đang được giới thiệu giữa S-CSCF và SCF.
3.4.3.3 Chức năng tính cước kênh mang (BCF)
SGSN sử dụng điểm tham chiếu dựa trên phần ứng dụng CAMEL (CAP) yêu
cầu cho phép sử dụng kênh mang từ chức năng tính cước kênh mang (BCF). BCF điều
kiển sử dụng kênh mang (ví dụ: trong điều kiện được chấp nhận thời gian hoặc dung
lượng lưu lượng) BCF tương tác với chức năng phân loại và tài khoản của người dùng.
Trong phiên bản 6 các chức năng BCF cần mở rộng để kiểm soát WLAN (mạng vùng
nội hạt vô tuyến) và các yêu cầu tính cước dựa trên lưu lượng IP từ GGSN.
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
80
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 3 Giao thức Diamter trong IMS
3.4.3.4 Chức năng phân loại
Chức năng phân loại thực hiện xác định đơn vị, giá và bảng giá. Trong quá trình
xác định đơn vị chức năng phân loại tính toán số lượng đơn vị tiền tệ nhỏ của liên
quan phiên (ví dụ: các đơn vị dịch vụ, lưu lượng dữ liệu, thời gian), dựa trên dịch vụ
được yêu cầu. Xác định bảng giá nghĩa là tính toán giá sử dụng mạng đối với việc sử
dụng của một dịch vụ riêng biệt: ví dụ, bảng giá của phiên IMS thông thường có thể là
0.1€ trên phút. Xác định giá được sử dụng để tính toán giá của số nhất định của các
đơn vị tiền tệ. Giá được sử dụng để cập nhập số dư tài khoản (bên nợ hoặc bên vay).
Có thể thực hiện chức năng phân loại trước khi hoặc sau khi tiêu dùng dịch vụ.
3.4.3.5 Điểm tham chiếu Ro
Nguyên lý cơ bản
Thanh toán trực tuyến IMS về bản chất sử dụng cùng một giao thức mà được sử
dụng cho thanh toán ngoại tuyến. Tuy nhiên, đối với thanh toán trực tiếp thì giao thức
có thể bao gồm thêm căp thuộc tính giá trị (AVPs) tồn tại trong các bản tin.
2 trường hợp cho thanh toán trực tuyến được phân biệt.
 Thanh toán sự kiện trực tiếp (IEC) và
 Thanh toán sự kiện với đơn vị dành riêng (ECUR)
Trong trường hợp thanh toán sự kiện trực tiếp (IEC), việc đảm bảo dữ liệu tới
AS được thực hiện trong một hoạt động đơn lẻ và đồng thời cũng bao gồm việc khấu
trừ đơn vị tiền tệ tương ứng từ tài khoản người dùng. Xử lý tính cước được điều khiển
bởi CC-request-Type EVENT_REQUEST tương ứng được gửi với một CCR đưa ra
cho thanh toán sự kiện.
Ngược lại, thanh toán với đơn vị dành riêng (ECUR) cũng bao gồm xử lý yêu
cầu, dự trữ, giải phóng và trả lại các đơn vị không dùng đến. Việc trừ đi đơn vị tiền tệ
tương ứng sau khi kết thúc ECUR. Trong trường hợp này, một kiểu yêu cầu CC yêu
cầu khởi tạo/cập nhật/kết thúc được sử dụng để điều khiển phiên thanh toán. Trong
suốt một phiên SIP, có thể lặp đi lặp lại hoạt động dành riêng đơn vị và hoạt động tính
cước chỉ ra trong TS 32.200.
AS/MRFC có thể áp dụng hoặc IEC, khi mà bản tin CCR sự kiện được tạo ra,
hoặc ECUR, sử dụng CC khởi tạo, kết thúc, và cập nhật. Việc quyết định áp dụng IEC
hoặc ECUR dựa trên dịch vụ và chính sách của người vận hành.
Thanh toán sự kiện tức thời (IEC)
Hình 3.23 đưa ra giải quyết trên giao diện Ro để thực hiện IEC với hoạt động
tính cước đơn vị. Hoạt động tính cước đơn vị như là sự lựa chọn truyền ra bên ngoài
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
81
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 3 Giao thức Diamter trong IMS
đồng thời với truyền dịch vụ và truyền nội dung. AS/MRFC phải đảm bảo rằng các
yêu cầu dịch vụ đảm bảo thành công, khi mà ngữ cảnh này được sử dụng.
ECF
AS/MRFC
1. YÊU CẦU DỊCH VỤ
Hoạt động dành riêng đơn vị
2.CCR (yêu cầu khởi tạo, RSU,
RA)
3. Time Tx
5. CCA (yêu cầu khởi tạo,
RSU)
4. Thực hiện giám sát
tính cước sự kiện
6. Truyền dịch vụ
Hình 3.23 IEC – Hoạt động chuyển giao đơn vị
1. AS/MRFC nhận một yêu cầu dịch vụ SIP từ S-CSCF.
2. AS/MRFC thự hiện IEC để thực thi nhiệm vụ, AS/MRFC gửi yêu cầu kiểm soát
thanh toán (CCR) với CC-Request AVP đặt thành EVENT_REQUEST (yêu
cầu sự kiện) để cho biết thông tin dịch vụ cụ thể tới ECF. Requested_Action
AVP(RA) đặt thành tính cước trực tiếp DIRECT_DEBITING. AS/MRFC có
thể thêm (yêu cầu đơn vị dịch vụ) Requested-Service-Unit AVP (RSU) (tiền
hoặc thứ khác) trong bản tin yêu cầu.
3. Thời gian mà AS/MRFC bắt đầu gửi bản tin yêu cầu CC_request được giám sát
bởi đồng hồ đếm Tx. Dựa trên việc nhận bản tin trả lời kiểm soát giá CreditControl-Answer (CCA) AS/MRFC sẽ dừng đồng hồ đếm thời gian Tx.
4. ECF xác định các thông số dịch vụ thích đáng liên quan kết hợp với chức năng
tính cước của OCS (hệ thống tính cước trực tuyến- Online Charging System).
5. ECF gửi trả lại bản tin CC-answer với CC-Request-Type AVP đặt thành
EVENT_REQUEST để AS/MRFC cấp quyền thực thi dịch vụ. (Đơn vị dữ liệu
Granted-Service-Unit AVP) (GSU) và có thể thông tin về giá Cost-infomation
AVP (CI) cho biết giá của dịch vụ được chứa trong bản tin trả lời CC-answer).
Bản tin trả lời CC_answer được kiểm tra bởi AS/MRFC phù hợp và dịch vụ đã
yêu cầu được giám sát đồng thời với việc truyền dịch vụ.
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
82
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 3 Giao thức Diamter trong IMS
ECUR – Các đơn vị dành riêng và hoạt động tính cước đơn vị
Hình 3.24 đưa ra sự giải quyết mà được yêu cầu trên giao diện Ro để thực hiện
ECUR với các đơn vị dành riêng và hoạt động tính cước đơn vị. Nhiều sự tái tạo của
hoạt động này có thể xảy ra.
ECF
AS/MRFC
1. YÊU CẦU DỊCH VỤ
Hoạt động dành riêng đơn vị
2.CCR (yêu cầu khởi tạo, RSU)
3. Thực hiện giám sát
tính cước sự kiện
4. CCA (yêu cầu khởi tạo,
RSU)
5. Truyền dịch vụ
Các đơn vị dành riêng và tính cước các
đơn vị
6.CCR (yêu cầu cập nhật, RSU,
USU)
7. Thực hiện giám sát tính
cước sự kiện
8. CCA (yêu cầu cập nhật,
GSU,FUI)
9. Truyền dịch vụ
Hoạt động tính cước các đơn vị
10. Yêu cầu kết thúc, USU
11. Thực hiện giám sát
tính cước
12. Yêu cầu kết thúc, CI
Hình 3.24 ECUR – Các đơn vị dành riêng và hoạt động tính cước đơn vị
1. AS/MRFC nhận một dịch vụ SIP liên quan từ S-CSCF. Dịch vụ yêu cầu có
thể khởi tạo hoặc người dùng hoặc AS/MRFC.
2. Để thực hiện hoạt động đơn vị dành riêng cho một số lượng các đơn vị (tiền
hoặc đơn vị không phải là tiền), AS/MRFC gửi một CCR với CC-Request-Type AVP
đặt thành INITIAL-REQUEST tới ECF.
3. Khi mà thông tin giá dịch vụ không được nhận bởi ECF, ECF xác định giá
của dịch vụ yêu cầu theo nhận thông tin dịch vụ cụ thể bằng việc đưa ra yêu cầu đánh
giá tới chức năng đánh giá. Khi mà giá của dịch vụ có trong yêu cầu, ECF sẽ dành
riêng số lượng tiền cụ thể trong tài khoản. Khi mà tài khoản thanh toán có đủ khả
năng, ECF dành tài khoản tương ứng từ tài khoản người dùng.
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
83
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 3 Giao thức Diamter trong IMS
4. Khi mà sự dành riêng này được tạo ra, ECF gửi trả lại bản tin CC-answer với
CC-Reques-Type đặt thành INTIAL-REQUEST tới AS/MRFC để cấp quyền thực thi
dịch vụ (đơn vị dịch vụ được cấp và có thể thông tin giá cho biết giá dịch vụ được bao
gồm trong bản tin CC-answer). Khi được yêu cầu, ECF gửi trả lại (chuyển tiếp thanh
toán nội bộ) (AII) AVP với trường giá trị đặt thành giá trị khác không
5. Truyền nội dung và dịch vụ được bắt đầu và các đơn vị dành riêng đồng thời
được giám sát.
6. Trong quá trình chuyển dịch vụ, để thực hiện tính cước đơn vị và hoạt động
của đơn vị dành riêng đến sau, AS/MRFC gửi một CCR với CC-Request-Type AVP
đặt thành (UPDATE-REQUEST), để báo cáo các đơn vị dành riêng đã sử dụng và yêu
cầu thêm đơn vị. Bản tin CCR với CC-Request-Type AVP đặt thành (UPDATEREQUEST) phải được gửi bởi AS/MRFC giữa bản tin yêu cầu khởi tạo
(INITIAL_REQUEST) và bản tin kết thúc (TERMINATION_REQUEST) trên yêu
cầu của ứng dụng giám sát thanh toán trong khoảng thời gian chuyển tiếp hoặc khi mà
thời gian chuyển tiếp trôi qua. AS/MRFC có thể có thể gồm thêm yêu cầu đơn vị dịch
vụ AVP (Requested-Service-Unit) (tiền hoặc không phải là tiền) trong bản tin yêu cầu.
Đơn vị dịch vụ được sử dụng Used-Service-Unit (USU) AVP được bổ sung trong bản
tin CCR để trừ đi các đơn vị từ cả tài khoản người dùng và đơn vị dành riêng.
7. ECF khấu trừ tiền đã sử dụng trong tài khoản. Khi mà ECF không nhận được
thông tin giá dịch vụ, ECF xác định giá của dịch vụ yêu cầu theo thông tin dịch vụ cụ
thể nhận được bằng việc đưa ra yêu cầu đánh giá tới chức năng đánh giá. Nếu mà giá
của dịch vụ có trong yêu cầu, ECF sẽ dành riêng lượng tiền cụ thể trong tài khoản. Tài
khoản thanh toán mà có khả năng, thì ECF sẽ dự trữ tiền tương ứng từ tài khoản người
dùng
8. Việc khấu trừ và dự trữ được tạo ra, ECF gửi trả lại bản tin CC-answer với
kiểu yêu cầu giám sát thanh toán CC-Request-Type đặt thành yêu cầu cập nhật
(UPDATE-REQUEST) tới AS/MRFC, để cho phép truyền dịch vụ/nội dung được tiếp
tục (Cấp đơn vị dữ liệu mới (GSU) AVP và có thể thông tin giá (Cost Infomation)
AVP cho biết giá tổng hợp của dịch vụ có trong bản tin trả lời CC-answer. ECF có thể
bao gồm đưa ra đơn vị cuối cùng Final-Unit-Indication (FUI) AVP trong bản tin CCA
để đưa ra các đơn vị cấp phát cuối cùng.
9. Truyền nội dung/dịch vụ tiếp tục và đơn vị dành riêng được giám sát đồng
thời
10. Khi mà truyền dịch vụ/nội dung được hoàn tất hoặc đơn vị cuối cùng được
cấp phát, AS/MRFC gửi CCR với CC-Request-Type AVP đặt thành yêu cầu kết thúc
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
84
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 3 Giao thức Diamter trong IMS
(TERMINATE-REQUEST) để kết thúc hoạt động của phiên thanh toán và báo cáo
việc sử dụng các đơn vị
11. ECF khấu trừ tài khoản đã sử dụng từ tài khoản người dùng. Đơn vị dành
riêng chưa được dùng đến sẽ được giải phóng khi có thể.
12. ECF xác nhận việc nhận bản tin CCR bằng gửi bản tin CCA với CCRequest-Type AVP cho biết yêu cầu kết thúc (TERMINATE-REQUEST) (có thể
thông tin giá AVP cho biết giá tổng của dịch vụ trong bản tin trả lời CC-answer ).
Định dạng bản tin
Cấu trúc cơ bản sau được chia sẻ bởi các bản thanh toán trực tuyến. Đây là định
dạng của bản tin yêu cầu CC-Request và trả lời CC-answer định nghĩa trong giao thức
cơ bản Diameter.
Bản tin yêu cầu điều khiển giám sát (CCR)
Bảng 3.8 đưa ra cấu trúc cơ bản của bản tin Diameter CC-Request được sử
dụng trong thanh toán trực tuyến IMS.
Bảng 3.9 Nội dung Bản tin trả lời giám sát thanh toán (CCA) đối với thanh toán
trực tuyến
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
85
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 3 Giao thức Diamter trong IMS
Những AVP Diameter mà được sử dụng cho thanh toán trực tuyến được đánh
dấu với chữ “yes”. Những Diameter AVP mà không được sử dụng được đánh dấu với
chữ “No”. Việc đưa ra nội dung có thể Yes hoặc No được sử dụng đối với EFC cho
mục địch thanh toán.
Những biểu tượng sau được sử dụng trong bảng:
 <AVP> đưa ra một AVP bắt buộc với vị trí cố định trong bản tin
 {AVP}đưa ra một AVP bắt buộc trong bản tin
 [AVP] đưa ra một AVP tùy chọn trong bản tin
 *AVP đưa ra rằng nhiều sự kiện có thể có trong một AVP
3.4.4 Các AVP sử dụng cho thanh toán trực tuyến và ngoại tuyến
Các AVP của giao thức cơ bản Diameter
Sử dụng các cặp thuộc tính giá trị (AVPs) được định nghĩa trong giao thức cơ
bản Diameter cụ thể trong của thanh toán ngoại tuyến và trong thanh toán trực tuyến.
Những thông tin này được tổng kết trong bảng 3.10 với các AVP giao thức cơ bản
được nhập theo thứ tự alphabeta.
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
86
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 3 Giao thức Diamter trong IMS
Ứng dụng thanh toán 3GPP IMS sử dụng giá trị 104153 (3GPP) là nhận dạng
nhà sản xuất.
Những Diameter AVP mà được sử dụng cho thanh toán IMS được đánh dấu là
“Yes” trong bảng 3.10 và ngược lại đánh dấu “No”. Chúng được dùng cho mục đích
thanh toán của CCF.
Bảng 3.10 Diameter AVP mà được sử dụng cho thanh toán IMS
AVP nhận dạng ứng dụng thanh toán.
AVP nhận dạng ứng dụng thanh toán (mã là 259), là một phần của nhóm AVP nhận
dạng ứng dụng nhà sản xuất Vendor-Specific-Application-Id, chứa giá trị giống với
nhận dạng ứng dụng được sử dụng trong giao diện Cx.
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
87
Đồ án tốt nghiệp đại học
Chương 3 Giao thức Diamter trong IMS
AVP mã kết quả ( Result-Code)
Mã AVP là 298 được hỗ trợ bởi giao thức Diameter. Bản tin trả lời thanh toán
bao gồm một Result-Code AVP, cho biết lỗi trong bản tin yêu cầu thanh toán. Một
bản tin từ chối yêu cầu thanh toán sẽ là nguyên nhân dẫn tới kết thúc phiên.
Các lỗi mà xảy ra trong thời gian ngắn được sử dụng để cho nút biết rằng yêu
cầu không thể được chấp nhận tại thời điểm này, nhưng có thể chấp nhận vào một thời
điểm khác trong tương lai.
DIAMTER_END_USER_SERVICE_DENIED (từ chối dịch vụ Diameter
người dùng )
ECF từ chối dịch vụ yêu cầu do sự hạn chế của dịch vụ hoặc giới hạn liên quan
đến người dùng, ví dụ tài khoản của người dùng không thể thực hiện dịch vụ yêu cầu
đưa ra
DIAMTER_CREDIT_CONTROL_NOT_APPLICABLE (không cần thiết giám
sát thanh toán Diamter )
Server giám sát thanh toán xác định rằng dịch vụ có thể được chấp nhận tới
người dùng nhưng không cần đến giám sát thanh toán cho dịch vụ (dịch vụ được miễn
phí).
Lỗi mà thường xuyên được sử dụng để báo cho nút biết rằng yêu cầu đã hỏng,
nên cố gắng lại.
Tên người dùng AVP
Tên người dùng AVP (mã là 1) chứa nhận dạng người dùng cá nhân, khi nó
được có sẵn trong nút.
AVP nhận dạng nhà sản xuất AVP
AVP nhận dạng nhà sản xuất (mã là 266) là một phần của nhóm AVP nhận
dạng ứng dụng nhà sản xuất Vendor-Specific-Application-Id, sẽ chứa giá trị 10415,
được IANA đăng kí giá trị đối với 3GPP.
Ngoài ra còn một số AVP khác.
Kết luận chương
Trong chương này đã nghiên cứu về quá trình đăng ký, xóa đăng thông qua giao
diện Cx, quá trình truy vấn HSS sử dụng các giao thức Cx và Dx Diameter, trong thủ
tục tính cước có tính cước trực tuyến và tính cước ngoại tuyến với giao diện Ro và Rf
đưa ra. Trong đó tính cước trực tuyến liên quan tới thời gian thực (truyền hình hội
nghị) và giao diện Ro. Tính cước gián tiếp không liên quan tới thời gian thực qua giao
diện Rf. Qua chương này nắm rõ vai trò cơ bản của giao thức Diameter trong một số
thủ tục IMS.
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
88
Đồ án tốt nghiệp đại học
Kết luận chung
KẾT LUẬN CHUNG
Sau một thời gian tìm hiểu, em đã hoàn thành đồ án với nội dung về:
 Mạng IMS nói chung và tổng quan về giao thức Diameter
 Các thủ tục trong IMS sử dụng qua giao diện Diameter
Việc tìm hiểu và nghiên cứu về phân lớp IMS giúp em củng cố kiến thức đã
học: nắm vững kiến trúc của phân hệ đa phương tiện IP, các yêu cầu kiến trúc như
kết nối IP, truy nhập độc lập, kiến trúc phân lớp IMS, chức năng các phần tử trong
IMS như P-CSCF, S-CSCF, I-CSCF, MGCF, mô hình IMS của một số tổ chức tiêu
chuẩn khác với 3GPP ….
Giao thức Diameter là giao thức được sử dụng để thay thế giao thức
RADIUS trước đó, nó được sử dụng cho nhận thực, cấp quyền và thanh toán. Giao
thức Diameter là giao thức ngang hàng, có thể có nhiều kết nối trong một phiên.
Giao thức Diameter chạy trên 2 giao thức là TCP và SCTP, điều này có tính chất
quan trọng trong thông tin trao đổi thanh toán. Việc sử dụng bảo mật từng chặng
và bảo mật đầu cuối rất có ý nghĩa đối với các gói tin Diameter.
Trong IMS, giao thức Diameter nằm trong lớp lõi, cùng với các giao thức
khác như SIP, H248, … giao thức Diameter có vai trò quan trọng trong một số thủ
tục IMS như đăng kí, xóa đăng kí như thế nào với giao diện Cx, việc tìm ra địa chỉ
của HSS–nơi lưu trữ dữ liệu thuê bao để nhận dạng thuê bao với giao diệnDx. Việc
tính cước trong IMS gồm tính cước trực tiếp (liên quan tới thời gian thực)và tính
cước gián tiếp(không liên quan tới thời gian thực). Mỗi cách thức tính cước lại
tương ứng với giao diện Diameter của riêng mình. Với tính cước gián tiếp, thông
qua giao diện Rf, với việc sử dụng các bản tin ACR và ACA được dùng trong thanh
toán. Với tính cước trực tiếp, thông qua giao diện Ro, với 2 kiểu thanh toán là thanh
toán sự kiện tức thời và theo kiểu dành riêng, giao thức Diameter sử dụng 2 bản tin
đó là CCR và CCA để giám sát quá trình thanh toán.
Hiện nay, Ipv4 vẫn được sử dụng để phát triển IMS, giới hạn này dẫn đến
nhiều hạn chế trong IMS. Trong tương lai, khi Ipv6 được sử dụng một cách rộng
rãi, giao thức Diameter cũng sẽ những bước đi tiếp theo để đáp ứng được môi
trường mạng mới này.
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
89
S-CSCF #1
Đồ án tốt nghiệp đại học
Tài liệu tham khảo
TÀI LIỆU THAM KHẢO
UAA[1]
(‘2’)
Tài liệu giảng dạy 3G và các giao thức báo hiệu trong IMS – TS Nguyễn Phạm
REGISTER
S-CSCF #2
UARAnh Dũng 8/2006.
[2] Tổng quan về mạng NGN – TS Nguyễn Tiến Ban.
[3] 3GPP TS 32.255 V 5.7.0 Telecommunication Management; Charging
I-CSCF
HSS
Management; Charging Data REGISTER
[4] 3GPP TS 29.299, Cx/Dx interfaceS-CSCF
based on
#3 Diameter protocol – Revision
Kh?
nang b?t bu?c
S-CSCF
9/14/06
S-CSCF
#1
‘0’,3GPP
‘1’, ‘0+1’
[5]
TS 23. 002:
"Network
Architecture".
‘1’, ‘2’,
S-CSCF #2
[6]3GPP
TS 22. 250:
“IP Multimedia
Subsystem (IMS) group management”; Stage
‘3’, ‘4’, ‘1+2+3’
S-CSCF
#3
1”
[7]3GPP TS 29. 228: "IP Multimedia (IM) Subsystem Cx and Dx Interfaces;
Signalling flows and message contents".
[8]3GPP TS 26. xxx:” IMS messaging and Presence; Media formats and codecs”
[9] 3GPP TS 22. 250: “IP Multimedia Subsystem (IMS) group management”; Stage
1”
[10]RFC 3261: "SIP: Session Initiation Protocol"
[11] RFC 3588: “ Diameter Base protocol”
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
90