Bao hieu va dieu khien ket noi trong IMS.pdf

PTITHCM - Khoa Viễn thông 2 BM Mạng Viễn Thông

1

Báo hiệu & Điều khiển kết nốitrong IMS

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

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 IMS

4

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

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

5

Maria

Collins

Mời hội nghị video

ok

Mời hộinghị video

ok Các dịch vụ giống nhauvới loại truy nhập hoặcđầu cuối khác nhau(diđộng hay cố định) có thể thay đổi cácphương thức thông tin bằng 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 sách buddy 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 củachúng bằng cách tổ hợp bất kỳ thông tin media nào

6



4

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 IMS

8

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 vôtuyến 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 & Transport Plane

Core NetworkSession

Control Plane

Service ArchitectureApplications/Services

Plane

HSSCSCF

AccessNetwork

OtherNetworks

Web PortalWeb Portal

ApplicationApplicationServersServers

Session Session ControlControl

CentralizedCentralizedDatabasesDatabases

Media Media Control &Control &GatewaysGateways

MediaMediaServerServer



5

Các thuộc tính quan trong của IMS

9

AccessNetwork

OtherNetworks

Web PortalWeb Portal

ApplicationApplicationServersServers

Session Session ControlControl

CentralizedCentralizedDatabasesDatabases

Media Media Control &Control &GatewaysGateways

MediaMediaServerServer

LớpTruy cập

Lớpđiều khiển phiên

Lớpứng dụng

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 phiên thông tin chungđể cung cấp sự tương vận dịch vụ

• Các tương tác có 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:•Duy trì sự sở hữu của thuê bao và các dịch vụ của họ

•Khả năng cung cấp dịch vụ phân biệt

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

• Hỗ trợ tính di động và tiên 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 dàng vào OSS/BSS/NMS

Common Common OAM&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 IMS

10

10

VisitedVisitedNetworkNetwork

HSSHSSDNSDNS

ENUMENUM

II--CSCFCSCF SS--CSCFCSCF

Home Network

ASASASASASAS

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

SIPSIP

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 dùng H.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 thuê bao• 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

Các phần tử chức năng chính của IMS (tt)

11

11

HSSHSSDNSDNS

ENUMENUM

II--CSCFCSCF SS--CSCFCSCF

VisitedNetwork

Home Network

SIP

ASASASASASAS

P/SP/S--CSCFCSCFBackboneBackbone

PacketPacketNetworkNetwork

AccessAccess

MGCFMGCF

MGWMGWPSTNPSTN

H.248

ISUPBGCFBGCF

SIP

SIP

SIP

SS7SS7

SIP

SIP

SIP

SIP

SIPSIP

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 thuê bao• Che dấu đồ hình mạng bên trong

UA/UE


ĐiỀU KHIỂN PHIÊN CUỘC GỌI TRONG IMSTiến 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 IP3. Đăng ký IMS chưa được xác thực : Đầu cuối cố gắng

đăng ký IMS nhưng mạng đưa ra yêu cầu thách thứcxác thực

4. Thiết lập IPSec SA : đầu cuối thiết lập kết hợp bảo mậtvới mạng IMS

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

12

12



7

Đăng ký GPRS và kích hoạt PDP

13

13

Mạng tạm trú Mạng thường trúThiết bịuser gọi

CN Tạm trú IMStạm trú

IMS thường trú CN thường trú

Ngườigọi

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 SA

14

14




Ngườigọi


Đăng ký IMS chưa được 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: <sip: [email protected] >, tag=abbbTo: <sip:[email protected]>,Contact : <sip: [UE IP]>; expires=90000,Call-ID:ababab,Cseq: 25REGISTER,Security-Client: port-s, port-cAuthorization: Digest [email protected] : 0



8

15

15




Ngườigọi


P-CSCF truy vấn DNS để cóđịa chỉ IP của mạng thườngtrú hims.net

Chọn S-CSCF

User Authorization RequestName : [email protected] Authorization Answer

S-CSCF Name,S-CSCF Capabilities

REGISTER REGISTER 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,Route : sip: [P-CSCF-IP],Max-Forwards : 19,From: <sip: [email protected] >, tag=abbbTo: <sip:[email protected]>,Contact : <sip: [UE IP]>; expires=90000,Call-ID: ababab,Cseq: 25REGISTER,Content-Length : 0Authorization: Digest username = [email protected] protection : no


16

16




Ngườigọi


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: <sip: [email protected] >, tag=abbbTo: <sip:[email protected]>,Contact : <sip: [UE IP]>; expires=90000,Call-ID: ababab,Cseq: 25REGISTER,Content-Length : 0Authorization: Digest username = [email protected] protection : no

Multimedia Authentication AnswerRAND,AUTH, XRES,CK,IK

Multimedia Authentication [email protected]

Chọn các vector xác thực

Lưu vector xácthực được chọn



9

17

17




Ngườigọi


401 Unauthorizedwww-Authenticate : nonce =RAND-AUTN,ck,ikvia: icscf1, pcscf1, ue-ip

401 Unauthorizedwww-Authenticate : nonce =RAND-AUTN,ck,ikvia: pcscf1, ue-ip

Lưu Ck và IK

Phân phối các port server và client phía p-cscf401 Unauthorized

www-Authenticate : nonce =RAND-AUTNSecurity-Server : port-s, port-c

Thầm tra AUTN và tính toán RES

Thiết lập kết hợp bảo mật IPsec

Yêu cầu khởi tạo IPsec SA cho UEUE-Client -> P-CSCF ServerĐáp ứng IPsec SA cho UEUE-Client <- P-CSCF ServerYêu cầu khởi tạo IPsec SA cho P-CSCFUE-Server -> P-CSCF ClientĐáp ứng khởi tạo IPsec SA cho UEUE-Server -> P-CSCF Client

Đăng ký chưa được xác thực và thiết lập SA

18

18




Ngườigọi


Đăng ký IMS được xác thực

REGISTER Via:UE-IP; UE-server-port, Route :pcscf1, pcscf-server-portContact : UE IP ue-server-portAuthorization :Disget username = [email protected]=RES

REGISTER Via:pcscf1, UE-IP; UE-server-port, Contact : UE IP ue-server-portAuthorization :Disget username = [email protected]=RES integrity protection = yes,RES

User Authorization [email protected]

User Authorization AnswerS-CSCF Name,S-CSCF Capabilities

REGISTER Via:pcscf1, icscf1, UE-IP; UE-server-port, Contact : UE IP ue-server-portAuthorization :Disget username = [email protected]=RES integrity protection = yes,RESNguyễn Xuân Khánh - BM Mạng Viễn Thông


10

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

19

19




Ngườigọi


Đăng ký IMS được xác thực

Server assignment [email protected]

Server assignment Answer

So sánh RES và XRES

200 OK

Via : icscf1, pcscf1, UE-IP;UE-Server port200 OK

Via : pcscf1, UE-IP;UE-Server port

200 OK

Via : pcscf1, UE-IP;UE-Server port


Bao hieu va dieu khien ket noi trong IMS.pdf

Documents

Transcript of Bao hieu va dieu khien ket noi trong IMS.pdf