bao hieu va dieu khien ket noi trong ims-v2

8/17/2019 Bao Hieu Va Dieu Khien Ket Noi Trong IMS-V2

1/14

PTITHCM - Khoa Viễn thông 2 BM Mạng Viễn Thôn

Báo hiệu & Điều khiển kết nối trongIMS (IP Multimedia Subsystem)

1. Giới thiệu IMS

2. Kiến trúc IMS

3. Điều khiển phiên trong IMS

1

Nguyễn Xuân Khánh - BM Mạng Viễn Thông

GiỚI THIỆU VỀ IMS

IMS : IP Multimedia Subsystem

Được phát triển đầu tiên trên diễn đàn 3G.IP với mục đích pháttriển và triển khai các dịch vụ multimedia mới trên mạng di động

Hội tụ giữa di động và cố định

IMS tạo một mạng phân phối dịch vụ chồng lắp trên mạngchuyển mạch gói, độc lập với công nghệ truy nhập

Dùng cơ chế báo hiệu chính là SIP

Hỗ trợ nhiều loại thiết bị : User đầu cuối truy cập dịch vụ trên bấtkỳ thiết bị nào và bất cứ nơi đâu

3 mục tiêu chính là : Chất lượng dịch vụ, tính cước và tích hợpdịch vụ

2



2/14


GiỚI THIỆU VỀ IMS (tt)

3

Kiến trúc IMS là một kiến trúc hàng ngang (horizontal)

Cung cấp tập các chức năng chung cho các dịch vụ

Thực hiện dịch vụ dễ dàng và nhanh hơn

Tích hợp dịch vụ chặt chẽ


Một ngữ cảnh dịch vụ hỗ trợ bởi IMS4

Maria

Collins

Maria gọi Collins về công việc

Collins chấp nhận cuộc gọi

Kích hoạt video

Khởi tạo phiênlàm việc nhómPush to Talk

Trả lờiTruyền multimediaThiết lập nhiều dịch vu

trên một phiên đơn hoặcnhiều phiên được đồngbộ đồng thờiDịch vụ không bị ảnhhưởng khi thay đổi mạngcủa nhà khai thác khác



3/14


Một ngữ cảnh dịch vụ hỗ trợ bởi IMS (tt)

5

Maria

Collins

Mời hội nghị video

ok

Mời hội

nghị video

ok

Các dịch vụ giống nhauvới loại truy nhập hoặcđầu cuối khác nhau(diđộng hay cố định) có thể thay đổi các

phương thức thông tinbằng cách tổ hợp cácmedia thông tin


Vai trò của IMS trong ngữ cảnh trên

Dễ dàng làm phong phú tính năng cuộc gọi thỏa mãn nhu cầu củangười dùng.

IMS hỗ trợ khả năng tương kết dịch vụ : Maria truy xuất cùng một dịchvụ bất chấp cô ta ở đâu (nhà mạng khai thác khác nhau), cùng danh sáchbuddy hiện diện bất chấp dịch vụ (Push to Talk hoặc videoconference)

IMS hỗ trợ hội tụ di động và cố định bằng cách hỗ trợ dịch vụ độclập với phương thức truy nhập và loại đầu cuối.

Cho phép user có thể thay đổi các phương thức thông tin của

chúng bằng cách tổ hợp bất kỳ thông tin media nào

6



4/14


Lịch sử chuẩn hóa

1999 : được định nghĩa đầu tiên bởi diễn đàn 3G.IP .

3GPP đặc tả IMS và đưa vào UMTS Release 5

3GPP Release 6 : IMS tương vận với WLAN, liên vận giữa IMS sửdụng những mạng kết nối IP khác nhau

3GPP Release 7 : Kết hợp với TISPAN R1.1, hội tụ với PSTN, hỗtrợ các công nghệ truy nhập đa dạng

3GPP Release 8 : những dịch vụ tập trung IMS và các phiên thôngtin khẩn cấp

3GPP Release 9 : Hỗ trợ các cuộc gọi khẩn cấp IMS qua GPRS

3GPP Release 10 : Hỗ trợ chuyển phiên làm việc giữa các thiết bị,tăng cường phiên những khẩn cấp IMS

3GPP Release 11 : Thông tin định vị cho IMS

7


KiẾN TRÚC IMS8

Gồm một kiến trúc dịch vụ theotiêu chuẩn công nghiệp (SA) vàkiến trúc mạng lõi (CN)

Là một kiến trúc dịch vụ đatruyền thông trên nền IP

Được định nghĩa với các tiêuchuẩn mở từ 3GPP ETSI

Dựa trên các giao thức IETF(SIP, RTP, RTSP, COPS,DIAMETER, etc.)

Được thiết kế cho cả mạng vô

tuyến và mạng hữu tuyến vớimục địch hội tụ di động và cốđịnh

Một giãi pháp trong suốt dịch vụ

Có khả năng phối hợp làm việcvới PSTN (`các dịch vụ IN)

CSCF – Call Session Control FunctionHSS – Home Subscriber Server

Access & TransportPlane

Core NetworkSession

Control Plane

Service Architecture Applications/Services

Plane

HSSCSCF

AccessNetwork

Other Networks

Web PortalWeb Portal

Application ApplicationServersServers

SessionSessionControlControl

CentralizedCentralizedDatabasesDatabases

MediaMediaControl &Control &GatewaysGateways

MediaMediaServer Server



5/14


Các thuộc tính quan trong của IMS

9

AccessNetwork

Other Networks

Web PortalWeb Portal

Application ApplicationServersServers

SessionSessionControlControl

CentralizedCentralizedDatabasesDatabases

MediaMediaControl &Control &

GatewaysGateways

MediaMediaServer Server

LớpTruy cập

Lớpđiều khiển phiên

Lớpứngdụng

Chuẩn công nghiệp mở hỗ trợ chosự sự đa dạng của các ứng dung

• Tăng tốc đưa ứng dụng ra thị trường

Phân tử điều khiển phiênthông tin chungđể cung cấp sự tương vận dịch vụ

• Các tương táccó thể dự đoán trước giữa cácdịch vụ

Cơ sở dữ liệu thuê baochung với các giao tiếp mở

Dịch vụ không thay đổi đối với các điểm cuốivô tuyến , hữu tuyến và VoIP:•Duytrì sự sở hữu của thuê baovà các dịch vụcủa họ

•Khảnăng cung cấp dịch vụ phân biệt

Điều khiên phiênlàm việc phân bố• Tính linhđộng và thich ứng với qui môcủa IMS làm giảm chi phí vận hành

• Hỗ trợ tínhdi động vàtiên dụng

Hỗ trợ chung cho CoS,QoS, bảo mật, quy mô, độ

tin cậy và hiệu suất

Môi trường OAM&P chung• Tích hợp dễ dàngvào OSS/BSS/NMS

CommonCommonOAM&P,Billing,OAM&P,Billing,

etc.etc.

Có khả năng tương vậnvới PSTN (vd : các dịch

vụ IN )


Các phần tử chức năng chính của IMS10

10

VisitedVisitedNetworkNetwork

HSSHSSDNSDNS

ENUMENUM

II--CSCFCSCF SS--CSCFCSCF

Home Network

AS AS AS AS AS AS

Home Subscriber Server • Cơ sở dữ liệu tập trung • Kế thừa từ HLR • Thông tin User• Tiêu chuẩn bộ lọc ( tới S-CSCF)

• Những ứng dụng nào• Những điều kiện gì

Application Servers• Push-to-talk• Nhắn tin• Ứng dụng Telephony• Úng dụng của bên thứ 3Domain Name Server

PP--CSCFCSCF

MGCFMGCF

MGWMGWPSTNPSTN

H.248

ISUPBGCFBGCF

SIP

SS7SS7

SIP

SIP

SIP

SIP

SIP SIP

SIP

Diameter

RTP TDM

Call SessionControl Function• Đăng ký SIP• Thiết lập phiên SIP

MSMS MSMS

MRFCMRFC

Media GatewayControl Function• Giao tiếp với PSTN/PLMN

• Chuyển đổi SIP ISUP• Tương vận RTP với mạch

• Điều khiển MGW dùngH.248

Breakout Gateway Control Function• Chọn mạng (MGCF hoặc BGCF khác ) kết nối tớiPSTN/ PLMN

Media Resource Function Controller • Tập hợp các media server (conference)

Proxy CSCF• Điểm tương tác đầu tiên với UA• Điều khiển QoS• Định tuyến tới S-CSCF

Interrogating CSCF• Entry point for incoming calls• Xác định S-CSCF cho thuêbao• Che dấu địa hình mạng

Serving CSCF• Đăn ký• Điều khiển phiên• Giao tiếp ứng dụng

PP--CSCFCSCF

SIP

SIP

UA/UE

UA/UE



6/14


Các phần tử chức năng chính của IMS (tt)

11

11

HSSHSSDNSDNS

ENUMENUM

II--CSCFCSCF SS--CSCFCSCF

VisitedNetwork

HomeNetwork

SIP

AS AS AS AS AS AS

P/SP/S--CSCFCSCFBackboneBackbone

PacketPacketNetworkNetwork

Access Access

MGCFMGCF

MGWMGWPSTNPSTN

H.248

ISUPBGCFBGCF

SIP

SIP

SIP

SS7SS7

SIP

SIP

SIP

SIP

SIP SIP

Diameter

RTP TDM

RTP

RTP

MSMS MSMS

MRFCMRFC

PP--CSCFCSCF SIP

SIP

Proxy/Serving CSCF• Quản lý nguồn gốc cuộc gọi•Chọn mạng đến• Định tuyến tới I-CSCF

Interrogating CSCF• Điểm đầu tiên tiếp nhận cuộc gọi• Xác định S-CSCF cho thuêbao• Che dấu đồ hình mạng bêntrong

UA/UE


ĐiỀU KHIỂN PHIÊN CUỘC GỌI TRONG IMS

Tiến trình đăng nhập vào mạng

1. Kết nối GPRS : đầu cuối đăng ký vào mạng GPRS2. Kích hoạt ngữ cảnh PDP : đầu cuối được cấp một địa

chỉ IP 3. Đăng ký IMS chưa được xác thực : Đầu cuối cố gắng

đăng ký IMS nhưng mạng đưa ra yêu cầu thách thức xác thực

4. Thiết lập IPSec SA : đầu cuối thiết lập kết hợp bảo mật

với mạng IMS5. Đăng ký IMS được xác thực : đăng ký lại và lần này đầucuối được xác thực và chấp nhận

12

12



7/14


Đăng ký GPRS và kích hoạt PDP

13

13

Mạng tạm trú Mạng thường trúThiết bịuser gọi

CN Tạm trú IMS tạm trú

IMS thường trú CNthường trú

Người gọi

SGSN GGSN P-CSCF I-CSCF S-CSCF HSS

GMM Attach Request

GMM Attach Accept

Kích hoạt PDP

Creat PDP Context Request

Creat PDP Context Complete

Activte PDP Context Accept

Đăng ký vào mạng GPRS

GMM Attach Complete

Activte PDP Context


Đăng ký chưa được xác thực và thiết lập SA14

14




Người gọi


Đăng ký IMSchưađược xác thực

Lưu địa chỉ IP của P-CSCF

Trích Public ID từ ISIM

Cấp port server và client

REGISTER

REGISTER sip: hims.net SIP /2.0,Via: SIP/2.0UDP UE-IP; branch=0abab,

Route : sip: [P-CSCF-IP],

Max-Forwards : 20,

From: , tag=abbb

To: ,

Contact : ; expires=90000,

Call-ID:ababab,

Cseq: 25REGISTER,

Security-Client: port-s, port-c

Authorization: Digest [email protected]

Content-Length : 0Nguyễn Xuân Khánh - BM Mạng Viễn Thông


8/14


15

15




Người gọi


P-CSCF truy vấn DNS để cóđịachỉ IP của mạngthườngtrú hims.net

Chọn S-CSCF

User Authorization Request

[email protected]

User Authorization Answer

S-CSCF Name,

S-CSCF Capabilities

REGISTERREGISTER sip: hims.net SIP /2.0,

Via: SIP/2.0/UDP pcscf.vims.net ; branch=0aab1,

Via: SIP/2.0/UDP UE-IP; branch=0abab,

Max-Forwards : 19,

From: , tag=abbb

To: ,


Call-ID: ababab,

Cseq: 25REGISTER,

Content-Length : 0

Authorization: Digest username = [email protected]

Integrity protection : no


16

16

Mạng tạm trú Mạng thường trúThiết bị

user gọi

CN Tạm trú IMS

tạm trú

IMS thường trú CN

thường trú Người gọi


REGISTER

REGISTER sip: hims.net SIP /2.0,

Via: SIP/2.0/UDP icscf.hims.net ; branch=0aab2,

Via: SIP/2.0/UDP pcscf.vims.net ; branch=0aab1,

Via: SIP/2.0/UDP UE-IP; branch=0abab,

Route : sip: scscf.hims.net,

Max-Forwards : 18,

From: , tag=abbb

To: ,


Call-ID: ababab,

Cseq: 25REGISTER,

Content-Length : 0

Authorization: Digest username = [email protected]

Integrity protection : no

Multimedia Authentication AnswerRAND,AUTH, XRES,CK,IK

Multimedia Authentication [email protected]

Chọn các vectorxác thực

Lưu vector xácthựcđược chọn



9/14


17

17




Người gọi


401 Unauthorizedwww-Authenticate : nonce =RAND-AUTN,ck,ik

via: icscf, pcscf, ue-ip

401 Unauthorizedwww-Authenticate : nonce =RAND-AUTN,ck,ik

via: pcscf, ue-ip

Lưu Ck và IK

Phân phối các port servervà client phía p-cscf 401 Unauthorized

www-Authenticate : nonce =RAND-AUTN

Security-Server : port-s, port-c

Thầm tra AUTNvà tính toán RES

Thiết lập kết hợp bảo mật IPsec

Yêu cầu khởi tạo IPsec SA cho UE

UE-Client -> P-CSCF Server

Đáp ứng IPsec SA cho UE

UE-Client P-CSCF Client

Đáp ứng khởi tạo IPsec SA cho UE

UE-Server -> P-CSCF Client

Đăng ký chưa được xác thực và thiết lập SA18

18




Người gọi


Đăng ký IMSđược xác thực

REGISTER

Via:UE-IP; UE-server-port,

Route :pcscf, pcscf-server-port

Contact : UE IP ue-server-port

Authorization :Disget username = [email protected]

Response=RES

REGISTER

Via:pcscf, UE-IP; UE-server-port,



Response=RES integrity protection = yes,

User Authorization [email protected]

User Authorization Answer

S-CSCF Name,

S-CSCF Capabilities

REGISTER

Via:icscf, pcscf, UE-IP; UE-server-port,



Response=RES integrity protection = yes,



10/14


Đăng ký chưa được xác thực và thiết lập SA (tt)

19

19




Người gọi


Đăng ký IMSđược xác thực

Server assignment Request

[email protected]

Server assignment Answer

So sánh RES và XRES

200 OK

Via : icscf, pcscf, UE-IP;UE-Server port

200 OK

Via : pcscf, UE-IP;UE-Server port

200 OK

Via : UE-IP;UE-Server port


Thiết lập cuộc gọi thuê bao IMS - thuê bao IMS

Ngữ cảnh : Thuê bao gọi đang chuyển mạng trong mộtmạng IMS khác với mạng thường trú của nó. Thuê bao bịgọi đang nằm trong mạng IMS thường trú.

Các bước chính :1. Định tuyến bản tin khởi tạo cuộc gọi INVITE 2. Định tuyến bản tin đáp ứng đầu tiên cho bản tin INVITE

trong bước 13. Kích hoạt ngữ cảnh PDP và thiết lập đường truyền

audio hoặc video

20

20



11/14


Thiết lập cuộc gọi thuê bao IMS - thuê bao IMS (tt)

21

21

UE gọi Mạng IMS UE bị gọiThiết bịuser gọi

Visited

IMS 1

Home

IMS 1

Home IMS 2 Thiết bịuser bị gọi

Người gọi

Orig

P-CSCF

Orig

S-CSCF

I-CSCF S-CSCF P-CSCF Ngườibị gọi

Khởi tạocuộcgọiCalled @hims2.net

INVITE

INVITE Called @hims2.net SIP /2.0,

P-Preferred –Identity: < Caller @hims1.net >,

Via: : Port,

Route :

Route :

Contact : : Port,SDP:

Chuẩn bị các Codec choVoice và Video

Đảm bảo INVITE đượcnhận qua phiên SA

Đảm bảo Public ID hiện đãđăng ký

Định tuyến bản tin khởi tạo cuộc gọi INVITE

22

22


Visited

IMS 1

Home

IMS 1


Người gọi

Orig

P-CSCF

Orig

S-CSCF

I-CSCF S-CSCF P-CSCF Ngườibị gọi

DùngDNS đểchuyểnscscf.hims1.net thành địachỉ IP của OrigS-CSCF

INVITE


P-Asserted –Identity: < Caller @hims1.net >,

Via: ,

Record-Route :

Route :

Contact : : Port,

SDP: 100 Trying

DùngDNS đểchuyểnhims2.net thành địachỉ IPcủa Term I-CSCF

INVITE



Via: ,

Record-Route :

Contact : : Port,

SDP:

Truy vấn SLF để định vị HSS


12/14


23

23


Visited

IMS 1

Home

IMS 1


Người gọi

Orig

P-CSCF

Orig

S-CSCF

Term

I-CSCF

Term

S-CSCF

Term

P-CSCF

Ngườibị gọi

100 Trying

INVITE



Via: ,

Route : ,

Record-Route :

Contact : : Port,

SDP:

Truy vấn HSS đểđịnh vịS-CSCF

Ánh xạ URI yêu cầu vớiđịa chỉ đã đăng ký

INVITE

INVITE Called =IP SIP/2.0,

P-Asserted –Identity: < [email protected] >,

,Via: ,

Route : ,

Record-Route :

Contact : : Port,

SDP:

24

24


Visited

IMS 1

Home

IMS 1


Người gọi

Orig

P-CSCF

Orig

S-CSCF

Term

I-CSCF

Term

S-CSCF

Term

P-CSCF

Ngườibị gọi

Lấy được Token cấpquyền media từ PDF

INVITE

INVITE Called =IP SIP/2.0,

P-Asserted –Identity: < [email protected] >,

,

Via: ; port

,

Route : ;port,

Record-Route :

Contact : : Port,

SDP:

P-Media-Authorization

Chuẩn bị một danhsách các Codec chung

giữa thuê bao gọi vàthuê bao bị gọi

100 Trying

100 Trying

100 Trying


13/14


25

25


Visited

IMS 1

Home

IMS 1


Người gọi

Orig

P-CSCF

Orig

S-CSCF

Term

I-CSCF

Term

S-CSCF

Term

P-CSCF

Ngườibị gọi

IMS định tuyến đáp ứng đầu tiên cho bản tin INVITE

183 Session Progress

Via: ; port

,

Record-Route : ; port

Contact : : Port,

SDP:


Via:

,

Record-Route :

Contact : : Port,

SDP:


Via:

Record-Route :

Contact : : Port,

SDP:


Via: ,

Record-Route :

Contact : : Port,

SDP:

26

26


Visited

IMS 1

Home

IMS 1


Người gọi

Orig

P-CSCF

Orig

S-CSCF

Term

I-CSCF

Term

S-CSCF

Term

P-CSCF

Ngườibị gọi


Via: ,

Record-Route :

Contact : : Port,

SDP:

Lấy được Token cấpquyền media từ PDF


Via: ,

Record-Route : ; port

Contact : : Port,

SDP: P: Media-Authorization


14/14


27

27


Visited

IMS 1

Home

IMS 1


Người gọi

Orig

P-CSCF

Orig

S-CSCF

Term

I-CSCF

Term

S-CSCF

Term

P-CSCF

Ngườibị gọi

Kích hoạt PDP và thiết lập đường truyền Audio/Video

Chọn một Codec từdanh sách Codec chung

PRACK PRACKPRACK PRACK PRACK

SDP :

SDP :

SDP :

Bắt đầuKích hoạt PDP của Caller

200 OK200 OK 200 OK200 OK200 OK

SDP :

SDP :

SDP :

BắtđầuKích hoạt PDP của Called

Kết thúcKích hoạt PDP của Caller

UPDATE UPDATEUPDATE UPDATE UPDATE

SDP : SDP : SDP :

200 OK200 OK 200 OK200 OK200 OK

S DP: S DP: SDP:

28

28


Visited

IMS 1

Home

IMS 1


Người gọi

Orig

P-CSCF

Orig

S-CSCF

Term

I-CSCF

Term

S-CSCF

Term

P-CSCF

Ngườibị gọi

Kết thúcKích hoạt PDP của Called

Ringing

180

Ringing

180

Ringing

180

Ringing

180

Ringing

180 Ringing 180

Ringing

PRACK PRACKPRACK PRACK PRACK

200 OK200 OK 200 OK200 OK200 OK

Answer

200 OK200 OK 200 OK200 OK200 OK 200 OK

ACK ACKACK ACK ACK

Hộithoại trên mộtkếtnối RTP/RTCP trực tiếp giữa ngườigọi và ngườibị gọi

bao hieu va dieu khien ket noi trong ims-v2

Documents