Kiến trúc phân hệ đa phương tiện IMS

1.Các yêu cầu kiến trúc

- Các phiên đa phương tiện IP

Các mạng liên lạc đang tồn tại có thể yêu cầu các loại dịch vụ thoại, video và tin
nhắn sử dụng chuyển mạch kênh biên. Theo tự nhiên, yêu cầu dịch vụ của khách hàng cuối
không bị từ chối khi khách hàng chuyển từ miền chuyển mạch gói sang sử dụng IMS.
- Kết nối IP

Như tên gọi phân hệ đa phương tiện IP đã chỉ ra, yêu cầu nền tảng là thiết bị phải có
kết nối IP để có thể truy nhập. Kết nối IP có thể đạt được từ mạng nhà lẫn mạng khách. Khi
người dùng nằm trong mạng nhà thì tất cả các yếu tố cần thiết nằm trong mạng nhà và kết
nối IP đạt được trong mạng đó.
- Đảm bảo chất lượng dịch vụ cho các dịch vụ đa phương tiện IP
Trong mạng Internet công cộng, trễ có xu hướng cao và đa dạng, các gói tới bị hỏng
và một vài gói bị mất hoặc bị loại. Với IMS thì trường hợp này sẽ không còn tồn tại lâu nữa.
Các mạng truy nhập và tuyền tải cơ bản cùng với IMS cung cấp chất lượng dịch vụ đầu cuối
tới đầu cuối (QoS).
- Điều khiển chính sách IP đảm bảo sử dụng đúng nguồn phương tiện
Điều khiển chính sách IP có nghĩa là khả năng xác nhận và điều khiển cách dùng lưu
lượng biên cho môi trường IMS, dựa trên các tham số có ý nghĩa tại phiên IMS. Điều này
yêu cầu tương tác giữa mạng truy nhập kết nối IP và IMS.
- Liên lạc đảm bảo
Bảo mật là yêu cầu cơ bản trong mọi hệ thống viễn thông và IMS không phải ngoại
lệ. IMS có các cơ chế cho phép và nhận thực giữa UE và mạng IMS thêm vào thủ tục mạng
truy nhập (mạng GPRS). Hơn nữa, tính tin cậy của bản tin SIP hoặc lựa chọn được cung cấp
giữa UE, mạng IMS ảo và giữa các thực thể mạng IMS mà không quan tâm tới mạng lõi cơ
sở (đó là RAN và GPRS). Vì vậy, IMS cung cấp ít nhất mức bảo mật là GPRS tương ứng và
các mạng chuyển mạch kênh.
- Điều chỉnh tính cước

Nhà vận hành hoặc nhà cung cấp dịch vụ tính cước người dùng là yêu cầu trong bất
cứ mạng nào. Kiến trúc IMS cho phép sử dụng các mô hình tính cước khác nhau.
- Hỗ trợ chuyển vùng
Đặc điểm chuyển vùng làm cho người dùng có thể sử dụng dịch vụ thậm chí khi
không ở những vùng trong vùng dịch vụ của mạng nhà. Phần kết nối IP đã mô tả hai ví dụ
về chuyển vùng: chuyển vùng GPRS và chuyển vùng IMS.
- Làm việc tương tác với các mạng khác
IMS hỗ trợ liên lạc với PSTN, ISDN, khách hàng Internet và di động. Thêm vào đó,
có thể hỗ trợ các phiên với các ứng dụng Internet thực hiện không thuộc về tổ chức 3GPP.
- Mô hình điều khiển dịch vụ
Các mạng di động 2G đang sử dụng điều khiển dịch vụ mạng khách, có nghĩa là, khi
người dùng đang chuyển vùng, thực thể trong mạng khách cung cấp dịch vụ và điều khiển
lưu lượng cho người dùng. Điều khiển dịch vụ khách bị dừng lại vì là giải pháp phức tạp và
không cung cấp thêm bất cứ giá trị đáng chú ý nào được so sánh với điều khiển dịch vụ nhà.
Vì vậy, điều khiển dịch vụ nhà được lựa chọn; có nghĩa là thực thể truy cập vào cơ sở dữ
liệu thuê bao và tương tác trực tiếp với nền dịch vụ luôn luôn được đặt tại mạng nhà của
người dùng.
- Sự phát triển dịch vụ
Kiến trúc IMS gồm khung làm việc dịch vụ cung cấp khả năng hỗ trợ thoại, video, đa
phương tiện, tin nhắn, chia sẻ, truyền dữ liệu, và các dịch vụ bổ sung cơ bản trong IMS.
- Thiết kế phân lớp
3GPP quyết định tiếp cận các lớp để thiết kế kiến trúc, có nghĩa là các dịch vụ biên
và truyền tải là riêng biệt với mạng báo hiệu IMS và các dịch vụ quản lý phiên.
- Truy nhập độc lập
IMS được thiết kế để truy nhập độc lập vì vậy các dịch vụ IMS được cung cấp qua
các mạng kết nối IP (GPRS, WLAN). Tuy nhiên, các tiêu chuẩn IMS phiên bản 5 có vài đặc
điểm riêng của GPRS. Trong phiên bản 6 (GPRS) vấn đề truy nhập riêng được chia từ các
mô tả IMS và kiến trúc IMS trở lại trạng thái gốc (truy nhập độc lập).

2. Mô tả các chức năng và các thực thể trong IMS
Những thực thể trong IMS có thể được phân thành sáu loại: Quản lý phiên và định
tuyến (CSCFs), cơ sở dữ liệu (HSS, SLF), các dịch vụ (server ứng dụng, MRFC, MRFP),
các hàm làm việc tương tác (BGCF, MGCF, IMS – MGW, SGW), các chức năng hỗ trợ
(PDF, SEG, THIG), tính cước.
- Các chức năng điều khiển phiên cuộc gọi (CSCF)
Có ba loại chức năng điều khiển phiên cuộc gọi (CSCF): đại diện–CSCF (P-CSCF),
dịch vụ-CSCF (S-CSCF) và truy vấn–CSCF (I-CSCF). Mỗi CSCF có các nhiệm vụ riêng.
o Chức năng điều khiển phiên cuộc gọi ủy quyền (P-CSCF)
Khối chức năng điều khiển phiên cuộc gọi ủy quyền (P-CSCF) là điểm liên lạc đầu
tiên của người dùng trong IMS, nghĩa là tất cả lưu lượng báo hiệu SIP từ UE sẽ được gửi tới
P-CSCF. Tương tự, tất cả các đầu cuối báo hiệu SIP từ mạng được gửi từ P-CSCF tới UE.
o Chức năng điều khiển phiên cuộc gọi truy vấn (I-CSCF)
Chức năng điều khiển phiên cuộc gọi truy vấn (I-CSCF) là điểm liên lạc trong mạng
nhà vận hành cho tất cả các kết nối xác định đích tới thuê bao của nhà vận hành mạng đó.
o Chức năng điều khiển phiên cuộc gọi dịch vụ (S-CSCF)
Chức năng điều khiển cuộc gọi dịch vụ (S-CSCF) - điểm trọng tâm của IMS là khi
chịu trách nhiệm xử lý quá trình đăng ký, tạo quyết định định tuyến, duy trì trạng thái phiên,
và lưu đặc điểm dịch vụ. S-CSCF có trách nhiệm với những quyết định định tuyến quan
trọng khi nhận sự chuyển tiếp và các phiên xuất phát từ UE và đầu cuối UE.
- Cơ sở dữ liệu
Có hai cơ sở dữ liệu chính trong kiến trúc IMS: server thuê bao thường trú (HSS) và
chức năng định vị thuê bao (SLF). HSS là bộ lưu dữ liệu chính cho tất cả các thuê bao và dữ
liệu dịch vụ liên quan của IMS. SLF được dùng như là cơ chế giải quyết cho phép I-CSCF,
S-CSCF và AS tìm kiếm địa chỉ của HSS nắm giữ dữ liệu thuê bao của thực thể người dùng
đã đưa ra khi HSS có thể xác định nhiều địa chỉ và riêng rẽ được thực hiện bởi nhà vận hành
mạng.

- Các chức năng dịch vụ
Có ba chức năng được đưa ra là các chức năng liên quan dịch vụ IMS là: bộ điều
khiển chức năng nguồn đa phương tiện (MRFC), bộ xử lý chức năng nguồn đa phương tiện
(MRFP), và server ứng dụng (AS).
- Các chức năng ảnh hưởng lẫn nhau
Phần này giới thiệu bốn chức năng ảnh hưởng lẫn nhau, chúng cần cho trao đổi báo
hiệu và phương tiện giữa IMS và CS CN. Để S-CSCF dừng gửi yêu cầu phiên SIP tới khối
chức năng điều khiển cổng tháo gỡ (BGCF).
- Các chức năng hỗ trợ
PDF có trách nhiệm tạo ra các quyết định chính sách trên cơ sở thông tin phiên và
liên quan tới phương tiện đạt được từ P-CSCF. Nó hoạt động như điểm quyết định chính
sách cho điều khiển SBLP.
Cổng bảo mật (SEG) có chức năng bảo vệ lưu lượng mặt phẳng điều khiển giữa các
miền bảo mật. Miền bảo mật là mạng được quản lý bởi quyền quản lý đơn
Chức năng THIG có thể được dùng để ẩn cấu hình, khả năng và cấu hình của mạng
từ nhà vận hành mạng bên ngoài.
- Các thực thể GPRS
o Node hỗ trợ dịch vụ GPRS (SGSN)
o Node hỗ trợ cổng GPRS (GGSN)