Lời mở đầu
Xã hội càng phát triển, nhu cầu về thông tin liên lạc càng cao và nhu cầu ấy đã
trở thành một phần không thể thiếu trong cuộc sống con người. Hiện tại và trong thời
gian tới, nhu cầu phát triển các loại hình dịch vụ gia tăng như: thoại, dữ liệu, hình ảnh
với chất lượng cao ngày một tăng. Để đáp ứng yêu cầu trên, các nhà cung cấp dịch vụ
không chỉ quan tâm đến phát triển dịch vụ mà còn phải xây dựng, củng cố và tối ưu hóa
hạ tầng lẫn dịch vụ. Song song đó, nhà khai thác phải nghiên cứu tìm ra một công nghệ
thế hệ mới có kiến trúc linh hoạt, tương thích hoàn toàn với mạng hiện tại, đáp ứng đa
công nghệ, đa giao thức, đa truy cập, đa phương tiện truyền thông và đa dịch vụ… Trước
yêu cầu đó, NGN ra đời được xem là một giải pháp thỏa mãn tất cả các điều kiện kể trên
cho một mạng tương lai.
Từ nghiên cứu mạng thế hệ mới NGN, ý tưởng về một kiến trúc điều khiển dịch vụ dựa
trên chuẩn IP được hình thành. Kiến trúc này phải giúp nhà khai thác mạng dễ dàng hơn
trong triển khai và quản lý, đồng thời cho phép người dùng có thể sử dụng một hay nhiều
loại thiết bị khác nhau, di chuyển giữa vùng phục vụ của các mạng mà vẫn có thể sử dụng
cùng một dịch vụ với yêu cầu QoS được đảm bảo. Kiến trúc đó được gọi là phân hệ đa
phương tiện IP, viết tắt là IMS (IP Multimedia Subsystem). Phân hệ IMS tạo điều kiện
cho việc triển khai nhanh chống các dịch vụ chất lượng cao, mang tính cá nhân, có khả
năng tương tác thời gian thực mọi lúc, mọi nơi trên một kết nối. Do đó, chắc chắn trong
tương lai không xa, triển khai hệ thống mạng IMS là một xu hướng tất yếu của các nhà
khai thác dịch vụ mạng và viễn thông.
IMS hổ trợ nhiều loại hình dịch vụ khác nhau như thoại, dữ liệu, hình ảnh và khả năng
tích hợp cả ba loại hình dịch vụ nói trên. Sự tích hợp ấy chính là Tripple Play mà IPTV là
một dịch vụ điển hình. Đặc biệt, trên nền tảng IMS, yếu tố di động và truy nhập không
dây trở nên khả thi càng tạo điều kiện cho IPTV phát triển.
Nội dung bài báo cáo gồm hai phần chính:
I
 Phần đầu, đề tài giới thiệu vị trí và kiến trúc IMS trong mô hình mạng NGN theo
chuẩn hóa của tổ chức 3GPP. Nội dung phần này tập trung vào vai trò chức năng
các phần tử trong IMS. Thêm vào đó, đề tài cũng trình bày các giao thức và thủ
tục sử dụng dịch vụ giúp người đọc hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động của phân

hệ này. Ngoài ra, luận văn cũng đưa ra giải pháp từng bước tiến lên xây dựng
mạng IMS trên hạ tầng mạng hiện có.
 Phần sau, bài báo cáo xây dựng hoàn chỉnh một mô hình mô phỏng mạng NGN
với đầy đủ chức năng. Người dùng có thể đăng ký, sử dụng dịch vụ thoại, dữ liệu,
xem IPTV,…Hơn nữa, phần demo có sự kết hợp với đề tài “QoS over Tripple
Play” để đảm bảo QoS xuyên suốt cho các dịch vụ được triển khai từ lớp truy cập
đến lớp ứng dụng. Đặc biệt, mô hình này thực hiện hoàn toàn trên phần mềm mã
nguồn mở, thực hiện trên các máy tính, rất thích hợp cho việc nghiên cứu, phát
triển tại các phòng nghiên cứu của trường học, trung tâm nghiên cứu và phát triển
của công ty.
Để thực hiện nội dung đó, đề tài được phân chia thành các chương như sau:
 Chương 1: Tổng quan về IMS trên nền NGN. Nội dung chương này giới thiệu
những khái niệm cơ bản về IMS cũng như vai trò của IMS trong mạng NGN.
 Chương 2: Kiến trúc phân hệ IMS. Đây là chương quan trọng nhất, trình bày các
thực thể và chức năng của IMS theo mô hình phân lớp mạng NGN.
 Chương 3: Một số thủ tục trong mạng IMS. Chương này giúp người đọc hình
dung rõ từng bước hoạt động của phân hệ IMS trong việc thiết lập và điều khiển
các phiên dịch vụ.
 Chương 4: Các giao thức chính sử dụng trong phân hệ IMS. Chương này trình
bày khái quát các giao thức sử dụng phổ biến trong mạng NGN như: SIP,
Diameter, COPS, MEGACO/H.248.
 Chương 5: Các bước tiến lên xây dựng IMS. Qua chương này, người đọc có thể
hiểu được cách thức xây dựng một hệ thống IMS trên cơ sở hạ tầng mạng hiện có.
II
 Chương 6: Demo trình bày mô phỏng IMS bằng Open Source IMS Core và dịch
vụ IPTV trên hệ điều hành Linux.
 Chương 7: Kết luận và hướng phát triển
IMS là một đề tài khá mới tại Việt Nam, tài liệu tiếng Việt gần như không có. Với
khả năng của sinh viên và thời gian tìm hiểu không nhiều, đề tài IMS over NGN không
tránh khỏi thiếu sót. Rất mong được sự góp ý của các thầy cô và các bạn đọc về đề tài

này.
III
Mục lục
Lời mở đầu I
Mục lục IV
Danh mục các từ viết tắt VII
Danh mục Hình X
Danh mục Bảng XIV
Chương 1: Tổng quan về IMS trên nền NGN 1
1.2 Đôi nét về quá trình chuẩn hóa IMS 3
Chương 2: Kiến trúc phân hệ IMS 7
2.1 Lớp ứng dụng 7
2.2.1 Chức năng điều khiển cuộc gọi CSCF 9
2.3 Lớp truyền tải 19
2.3.4 Giao tiếp với mạng IP 24
2.3.4.1 NASS 24
Chương 3: Một số thủ tục trong mạng IMS 25
3.1 Thủ tục liên quan đến quá trình đăng ký 26
3.1.1 Thủ tục đăng ký 26
3.1.2 Thủ tục đăng ký lại 28
3.1.3 Thủ tục xóa đăng ký 29
3.1.3.1 Thủ tục xóa đăng ký khởi tạo bởi UE 29
3.1.3.2 Xóa đăng ký khởi tạo bởi nhà khai thác mạng 31
3.2 Thủ tục thiết lập phiên 35
3.2.1 Thủ tục thiết lập phiên giữa thuê bao thuộc hai mạng IMS 35
IV
3.2.2 Thủ tục thiết lập phiên giữa thuê bao thuộc mạng IMS và mạng PSTN 38
Chương 4: Các giao thức chính sử dụng trong phân hệ IMS 41
4.1.1 Tổng quan về giao thức SIP 41
4.1.2 Cấu trúc SIP 41

4.1.2.1 Server 41
4.1.3 Bản tin SIP 43
4.2 Giao thức Diameter 44
4.2.1 Tổng quan về giao thức Diameter 44
4.2.2 Cấu trúc giao thức Diameter 45
4.2.2.1 Diameter Relay Agent 45
Hình4.3 Diameter Proxy Agent định tuyến các bản tin dựa vào bảng định tuyến 46
4.2.2.4 Diameter Translation Agent 48
4.2.3.2 Cấu trúc AVP 50
Hình 4.8 Cấu trúc AVP 50
4.2.4 Bảo mật trong bản tin Diameter 51
4.3 COPS Giao thức COPS 53
4.3.1 Tổng quan về giao thức COPS 53
4.3.2 Chức năng chính của COPS 55
4.4 Giao thức MEGACO/H. 248 59
Chương 5: Các bước tiến lên xây dựng IMS 66
5.1 Giới thiệu chuyển mạch mềm (softswitch) 66
5.2 So sánh IMS và softswitch 66
5.3 Các giai đoạn cần thiết để chuyển sang mạng NGN sử dụng IMS 67
5.3.1 Đối với mạng cố định 68
V
5.3.2 Phương án phát triển mạng di động 69
Chương 6: DEMO 71
6.1 Mô hình mô phỏng NGN 71
6.2.1 Giới thiệu 72
6.3.2 Cách xây dựng ims core 78
6.4.3 kết quả đạt được 91
Chương 7: Tổng kết và hướng phát triển 94
Tài liệu tham khảo 96
VI

Danh mục các từ viết tắt
Từ viết tắt Tiếng Anh
ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line
A-RACF Access Resource and admission Control Function
A-RACF Access Resource and admission Control Function
AVP Attribute Value Pairs
BGCF Breakout gateway control function
BICC Bearer Independent Call Control
BSC Base Station Controller
CCF Charging Collection Function
CGI Common Gateway Interface
COPS Common Open Policy Services
CPL Call Processing Language
CS Circuit Switching
DHCP Dynamic Host Configuration Protocol
DNS Domain Name System
EAP Extensible Authentication Protocol
ETSI European Telecommunication Standards Institute
FQDN Fully qualified domain name
FTTH Fiber To The Home
GGSN Gateway GPRS Support Node
GPRS General Packet Radio Service
GSM Global System for Mobile communications
HSS Home Subscriber Server
HTTP Hypertext Transfer Protocol
IANA Internet Assigned Numbers Authority
ICID IMS Charging ID
IETF Internet Engineering Task Force
IMSI International Mobile Subscriber Identifier
ISDN Integrated Services Digital Network

LPDP Local Policy Decision Point
MCC Mobile Country Code
MG Media gateway
MGC Media gateway controller
MGCF Media gateway control function
MGW Media gateway
MINE Multipurpose Internet Mail Extension
MMS Multimedia Message Service
VII
MNC Mobile Network Code
MRFC Multimedia Resource Function Controller
MRFP Media Resource Function Processor
MSC Mobile Switching Centre
MSC Mobile Switching Center
MSIN Mobile Subscriber Identification Number
NASREQ Network Access Server Application
NASS Network Attachment Subsystem
NASS Network Attachment Subsystem
NMSI National Mobile Station Identity
OCF Online Charging Function
OMA Open Mobile Alliance
OSP Open Settlement Protocol
PBN Packet Based Network
PDF Policy Decision Function
PDP Packet Data Protocol
PEP Policy enforcement point
PoC Push-to-Talk over Cellular
PS Packet Switched
PSTN Public Switched Telephone Network
RACS Resource Admission Control Functionality

RACS Resource and Admission Control Functionality
RADIUS Remote Authentication Dial In User Service
R-SGW Roaming Signaling Gateway
RSVP Resource Reservation Protocol
RTP Realtime Transport Protocol
RTSP Real Time Streaming Protocol
RUAM Remote UAM
SAP Session Advertisement Protocol
SBC Session Border Controller
SBLP Service Based Local Policy
SCIP Simple Conference Invitation Protocol
SCTP Stream Control Transmission Protocol
SDP Session Description Protocol
SGSN Signaling GPRS support nút
SGW Signaling gateway
SIP Session Initial Protocol
SLF Subscription Locator Function
SNTP Simple Network Time Protocol
S-PDF Serving Policy Decision Function
S-PDF Serving Policy Decision Function
VIII
TACACS Terminal Access Controller Access Control System
TCP Transmission Control Protocol
TG Trungking Gateway
TISPAN Telecoms and Internet converged Services and Protocols for
Advanced Networking
TLS Transport layer Security
T-SGW Transport Singnalling Gateway
UA User Agent
UAC User Agent Client

UAM User Access Mode
UAS User Agent Server
UE User Equipment
UICC Universal Integrated Circuit Card
URL Universal Resource Locator
USIM Universal Subscriber Identity Module
VCC Voice Call Continuity
VoIP Voice over Internet Protocol
XML Extensible Markup Language
IX
Danh mục Hình
Lời mở đầu I
Mục lục IV
Lời mở đầu I IV
Mục lục IV IV
Danh mục các từ viết tắt VII IV
Danh mục Hình X IV
Danh mục Bảng XIV IV
Chương 1: Tổng quan về IMS trên nền NGN 1 IV
Chương 2: Kiến trúc phân hệ IMS 7 IV
Chương 3: Một số thủ tục trong mạng IMS 25 IV
Chương 4: Các giao thức chính sử dụng trong phân hệ IMS 41 V
Chương 5: Các bước tiến lên xây dựng IMS 66 V
Chương 6: DEMO 71 VI
Chương 7: Tổng kết và hướng phát triển 94 VI
Tài liệu tham khảo 96 VI
Danh mục các từ viết tắt VII
Danh mục Hình X
Danh mục Bảng XV
Lời mở đầu I XV

Mục lục IV XV
Danh mục các từ viết tắt VII XV
Danh mục Hình X XV
Danh mục Bảng XIV XVI
X
Chương 1: Tổng quan về IMS trên nền NGN 1 XVI
Chương 2: Kiến trúc phân hệ IMS 7 XVI
Chương 3: Một số thủ tục trong mạng IMS 25 XVI
Chương 4: Các giao thức chính sử dụng trong phân hệ IMS 41 XVI
Chương 5: Các bước tiến lên xây dựng IMS 66 XVII
Chương 6: DEMO 71 XVIII
Chương 7: Tổng kết và hướng phát triển 94 XVIII
Tài liệu tham khảo 96 XVIII
Chương 1: Tổng quan về IMS trên nền NGN 1
Hình 1.1: Sự hội tụ mạng 2
1.2 Đôi nét về quá trình chuẩn hóa IMS 3
Hình 1.2: Vị trí IMS trong NGN 6
Chương 2: Kiến trúc phân hệ IMS 7
2.1 Lớp ứng dụng 7
2.2.1 Chức năng điều khiển cuộc gọi CSCF 9
Hình 2.2: Đăng ký có yêu cầu bảo mật 10
Hình 2.3: Mô tả vai trò định tuyến của S-CSCF 13
2.3 Lớp truyền tải 19
Hình 2.6: Quá trình thiết lập cuộc gọi từ mạng IMS ra mạng CS CN và ngược lại 23
2.3.4 Giao tiếp với mạng IP 24
2.3.4.1 NASS 24
Chương 3: Một số thủ tục trong mạng IMS 25
3.1 Thủ tục liên quan đến quá trình đăng ký 26
3.1.1 Thủ tục đăng ký 26
Hình 3.1: Thủ tục đăng ký 26

Bảng 3.1: Tóm tắt trạng thái các khối trong thủ tục đăng ký 27
XI
3.1.2 Thủ tục đăng ký lại 28
3.1.3 Thủ tục xóa đăng ký 29
3.1.3.1 Thủ tục xóa đăng ký khởi tạo bởi UE 29
Hình 3.2: Thủ tục xóa đăng ký thực hiện bởi UE 29
3.1.3.2 Xóa đăng ký khởi tạo bởi nhà khai thác mạng 31
Hình 3.3: Thủ tục xóa đăng ký khi hết thời gian đăng ký 32
Hình 3.4: Thủ tục xóa đăng ký khởi tạo bởi HSS 34
Hình 3.5: Thủ tục xóa đăng ký thực hiện bởi S-CSCF 35
3.2 Thủ tục thiết lập phiên 35
3.2.1 Thủ tục thiết lập phiên giữa thuê bao thuộc hai mạng IMS 35
3.2.2 Thủ tục thiết lập phiên giữa thuê bao thuộc mạng IMS và mạng PSTN 38
Hình 3.7: Các bước thiết lập cuộc gọi giữa UE (IMS) và UE (PSTN) 40
Chương 4: Các giao thức chính sử dụng trong phân hệ IMS 41
4.1.1 Tổng quan về giao thức SIP 41
4.1.2 Cấu trúc SIP 41
4.1.2.1 Server 41
Hình 4.1: Cấu trúc SIP 42
4.1.3 Bản tin SIP 43
Bảng 4.1: Bản tin yêu cầu SIP 43
Bảng 4.2: Bản tin đáp ứng SIP 43
4.2 Giao thức Diameter 44
4.2.1 Tổng quan về giao thức Diameter 44
4.2.2 Cấu trúc giao thức Diameter 45
4.2.2.1 Diameter Relay Agent 45
XII
Hình4.3 Diameter Proxy Agent định tuyến các bản tin dựa vào bảng định tuyến 46
4.2.2.4 Diameter Translation Agent 48
4.2.3.2 Cấu trúc AVP 50

Hình 4.8 Cấu trúc AVP 50
4.2.3.2.1 AVP Header 50
4.2.4 Bảo mật trong bản tin Diameter 51
Hình 4.10: Lỗi ứng dụng trong giao thức Diameter 53
Bảng 4.3: Bản tin đáp ứng trong trường hợp có lỗi xảy ra 53
4.3 COPS Giao thức COPS 53
4.3.1 Tổng quan về giao thức COPS 53
Hình 4.11: Mô hình COPS 55
4.3.2 Chức năng chính của COPS 55
Hình 4.12: COPS header 56
Bảng 4.4: Các loại Op code trong COPS header 56
Hình 4.13: Object format của bản tin COPS 58
Bảng 4.5: Trường C-Num trong Object format của bản tin COPS 58
4.4 Giao thức MEGACO/H. 248 59
Hình 4.14: MEGACO/H.248 kết nối điều khiển Gateway 60
Hình 4.15: Cấu trúc Gateway trong Megaco/H.248 61
Hình 4.16: Luồng giao thức của MEGACO/H248 65
Chương 5: Các bước tiến lên xây dựng IMS 66
5.1 Giới thiệu chuyển mạch mềm (softswitch) 66
5.2 So sánh IMS và softswitch 66
5.3 Các giai đoạn cần thiết để chuyển sang mạng NGN sử dụng IMS 67
XIII
5.3.1 Đối với mạng cố định 68
5.3.2 Phương án phát triển mạng di động 69
Hình 5.1: Mô hình mạng hội tụ với hai vùng IMS (cố định và di động) 71
Chương 6: DEMO 71
6.1 Mô hình mô phỏng NGN 71
Hình 6.1: Mô hình mô phỏng mạng NGN 72
6.2.1 Giới thiệu 72
Hình 6.2: Mô hình IPTV 74

Hình 6.3: Giao diện web của DSS 77
6.3.2 Cách xây dựng ims core 78
Hình 6.8: Giao diện hoạt động của P-CSCF 82
Hình 6.9: Giao diện hoạt động của I-CSCF 83
Hình 6.10: Giao diện hoạt động của S-CSCF 84
Hình 6.13: Giao diện của trình Option và IPtv trong UCT IMS client. 88
Hình 6.15: Giao diện cấu hình Preferences: tab Media và XDMS 90
6.4.3 kết quả đạt được 91
Hình 6.16: Giao diện của UCT client khi Bob đã đăng ký. 91
Hình 6.17: Giao diện UCT IMS Client khi Alice gọi Bob 92
Hình 6.18: Giao diện gởi tin nhắn trong UCT IMS Client 92
Hình 6.19: giao diện VLC khi client sử dụng dịch vụ VoD 93
Hình 6.20: Giao diện DSS khi có người dùng kết nối 93
Chương 7: Tổng kết và hướng phát triển 94
Tài liệu tham khảo 96
XIV
Danh mục Bảng
Lời mở đầu I
Mục lục IV
Lời mở đầu I IV
Mục lục IV IV
Danh mục các từ viết tắt VII IV
Danh mục Hình X IV
Danh mục Bảng XIV IV
Chương 1: Tổng quan về IMS trên nền NGN 1 IV
Chương 2: Kiến trúc phân hệ IMS 7 IV
Chương 3: Một số thủ tục trong mạng IMS 25 IV
Chương 4: Các giao thức chính sử dụng trong phân hệ IMS 41 V
Chương 5: Các bước tiến lên xây dựng IMS 66 V
Chương 6: DEMO 71 VI

Chương 7: Tổng kết và hướng phát triển 94 VI
Tài liệu tham khảo 96 VI
Danh mục các từ viết tắt VII
Danh mục Hình X
Lời mở đầu I X
Mục lục IV X
Danh mục các từ viết tắt VII X
Danh mục Hình X X
Danh mục Bảng XV X
Chương 1: Tổng quan về IMS trên nền NGN 1 XI
Chương 2: Kiến trúc phân hệ IMS 7 XI
Chương 3: Một số thủ tục trong mạng IMS 25 XI
Chương 4: Các giao thức chính sử dụng trong phân hệ IMS 41 XII
Chương 5: Các bước tiến lên xây dựng IMS 66 XIII
XV
Chương 6: DEMO 71 XIV
Chương 7: Tổng kết và hướng phát triển 94 XIV
Tài liệu tham khảo 96 XIV
Danh mục Bảng XV
Chương 1: Tổng quan về IMS trên nền NGN 1
1.2 Đôi nét về quá trình chuẩn hóa IMS 3
Chương 2: Kiến trúc phân hệ IMS 7
2.1 Lớp ứng dụng 7
2.2.1 Chức năng điều khiển cuộc gọi CSCF 9
2.3 Lớp truyền tải 19
2.3.4 Giao tiếp với mạng IP 24
2.3.4.1 NASS 24
Chương 3: Một số thủ tục trong mạng IMS 25
3.1 Thủ tục liên quan đến quá trình đăng ký 26
3.1.1 Thủ tục đăng ký 26

Bảng 3.1: Tóm tắt trạng thái các khối trong thủ tục đăng ký 27
3.1.2 Thủ tục đăng ký lại 28
3.1.3 Thủ tục xóa đăng ký 29
3.1.3.1 Thủ tục xóa đăng ký khởi tạo bởi UE 29
3.1.3.2 Xóa đăng ký khởi tạo bởi nhà khai thác mạng 31
3.2 Thủ tục thiết lập phiên 35
3.2.1 Thủ tục thiết lập phiên giữa thuê bao thuộc hai mạng IMS 35
3.2.2 Thủ tục thiết lập phiên giữa thuê bao thuộc mạng IMS và mạng PSTN 38
Chương 4: Các giao thức chính sử dụng trong phân hệ IMS 41
4.1.1 Tổng quan về giao thức SIP 41
XVI
4.1.2 Cấu trúc SIP 41
4.1.2.1 Server 41
4.1.3 Bản tin SIP 43
Bảng 4.1: Bản tin yêu cầu SIP 43
Bảng 4.2: Bản tin đáp ứng SIP 43
4.2 Giao thức Diameter 44
4.2.1 Tổng quan về giao thức Diameter 44
4.2.2 Cấu trúc giao thức Diameter 45
4.2.2.1 Diameter Relay Agent 45
Hình4.3 Diameter Proxy Agent định tuyến các bản tin dựa vào bảng định tuyến 46
4.2.2.4 Diameter Translation Agent 48
4.2.3.2 Cấu trúc AVP 50
Hình 4.8 Cấu trúc AVP 50
4.2.3.2.1 AVP Header 50
4.2.4 Bảo mật trong bản tin Diameter 51
Bảng 4.3: Bản tin đáp ứng trong trường hợp có lỗi xảy ra 53
4.3 COPS Giao thức COPS 53
4.3.1 Tổng quan về giao thức COPS 53
4.3.2 Chức năng chính của COPS 55

Bảng 4.4: Các loại Op code trong COPS header 56
Bảng 4.5: Trường C-Num trong Object format của bản tin COPS 58
4.4 Giao thức MEGACO/H. 248 59
Chương 5: Các bước tiến lên xây dựng IMS 66
5.1 Giới thiệu chuyển mạch mềm (softswitch) 66
5.2 So sánh IMS và softswitch 66
XVII
5.3 Các giai đoạn cần thiết để chuyển sang mạng NGN sử dụng IMS 67
5.3.1 Đối với mạng cố định 68
5.3.2 Phương án phát triển mạng di động 69
Chương 6: DEMO 71
6.1 Mô hình mô phỏng NGN 71
6.2.1 Giới thiệu 72
6.3.2 Cách xây dựng ims core 78
6.4.3 kết quả đạt được 91
Chương 7: Tổng kết và hướng phát triển 94
Tài liệu tham khảo 96
XVIII
Chương 1: Tổng quan về IMS trên nền NGN
1.1 sự ra đời của ims
Trong những thập kỷ gần đây, các mạng cố định và di động đã và đang có một sự chuyển
đổi lớn, đóng vai trò không thể thiếu trong cuộc sống con người. Trong lĩnh vực di động,
thế hệ đầu tiên (1G) đã được giới thiệu vào thập niên 1980. Các mạng này cung cấp các
dịch vụ cơ bản cho người dùng, quan trọng nhất là truyền thoại và dịch vụ liên quan đến
truyền thoại. Không lâu sau đó, thế hệ di động thứ 2 (2G) được ra đời vào những năm
1990 bổ sung thêm một số dịch vụ về dữ liệu. Thế hệ di động thứ 3 (3G) cho phép tốc độ
truyền dữ liệu cao hơn và cung cấp các dịch vụ đa phương tiện. Trong lĩnh vực điện thoại
cố định, mạng điện thoại truyền thống PSTN và mạng dịch vụ số tích hợp ISDN đã chiếm
lĩnh thị trường về thoại và truyền thông video. Và trong những năm gần đây, Internet đã
và đang phát triển nhanh chóng và ngày càng nhiều người dùng thấy được lợi ích của

công nghệ này. Tốc độ truy cập Internet ngày càng nhanh hơn, mạnh hơn và giá thành
thấp hơn với các dịch vụ như: ADSL, FTTH, IPTV … Các kết nối này luôn được đảm
bảo thông suốt, giúp người dùng có thể sử dụng các dịch vụ yêu cầu thời gian thực như
chat, chơi game trực tuyến, VoIP,….
Tại thời điểm hiện tại, sự hội tụ giữa mạng di động và mạng cố định là một xu thế tất yếu.
Nhu cầu sử dụng cũng như sự phát triển vượt bậc của công nghệ đã thúc đẩy sự gia tăng
nhanh chóng của các thiết bị di động được tích hợp nhiều tính năng tiên tiến. Thế hệ tiếp
sau của nhiều thiết bị không chỉ đáp ứng các nhu cầu client-server cơ bản, mà còn các
dịch vụ peer-to-peer, thuận lợi cho việc chia sẻ các kết nối như trình duyệt, desktop, hội
nghị truyền hình, trò chuyện hai chiều như bộ đàm….
Để có thể truyền thông với nhau, các ứng dụng trên nền IP phải có một cơ chế để đạt
được sự phù hợp với hệ thống mạng hiện có. Hiện tại, mạng điện thoại chỉ thực hiện được
kết nối thoại. Tương tự, đối với mạng IP, phần lớn các phiên được thiết lập chỉ để tạo kết
nối giữa hai điểm sử dụng riêng cho mạng IP. Điều này dẫn đến tình trạng các nhà cung
1
cấp dịch vụ và khai thác mạng tạo ra một môi trường cô lập, các dịch vụ đơn lẻ, không có
tính cạnh tranh và nhất là người dùng không thể đồng thời sử dụng các dịch vụ khác nhau
từ các nhà khai thác khác nhau trên một thiết bị. Thêm vào đó, các mạng truyền tải dữ
liệu không cần thời gian thực được sử dụng chủ yếu trong thế hệ Internet đầu tiên thì
ngày nay các dịch vụ thời gian thực (hoặc gần thực) với chất lượng dịch vụ QoS cao ngày
càng được phát triển rộng rãi. Hơn nữa, người dùng trong tương lai mong muốn có các
dịch vụ đa phương tiện chất lượng cao, mang tính cá nhân, có khả năng tương tác thời
gian thực mọi lúc mọi nơi trên mọi thiết bị sử dụng. Điều này đặt ra những yêu cầu mới
cho kiến trúc hạ tầng mạng viễn thông. Trong bối cảnh đó, IMS được xem như là một
giải pháp hứa hẹn để thỏa mãn được các yêu cầu về hội tụ, tích hợp các dịch vụ trên một
kết nối cho một thế hệ mạng tương lai.
Hình 1.1: Sự hội tụ mạng
IMS là một kiến trúc mạng nhằm tạo sự thuận tiện cho việc phát triển và phân phối các
dịch vụ đa phương tiện đến người dùng, bất kể là họ đang kết nối thông qua mạng truy
2

nhập nào. IMS hỗ trợ nhiều phương thức truy nhập như GSM, UMTS, CDMA2000, truy
nhập hữu tuyến băng rộng như cáp xDSL, cáp quang, cáp truyền hình, cũng như truy
nhập vô tuyến băng rộng WLAN, WiMAX. IMS tạo điều kiện cho các hệ thống mạng
khác nhau có thể vận hành cùng với nhau. IMS đã và đang được tập trung nghiên cứu và
ngày càng thu hút được nhiều sự quan tâm lớn của các nhà khai thác bởi vì lợi ích mà nó
mang lại cho cả nhà cung cấp dịch vụ lẫn người sử dụng.
1.2 Đôi nét về quá trình chuẩn hóa IMS
IMS được định hình và phát triển bởi diễn đàn công nghiệp 3GPP, thành lập năm 1999.
Kiến trúc ban đầu của IMS được xây dựng bởi 3GPP và sau đó đã được chuẩn hóa bởi
3GPP trong Release 5 công bố tháng 3 năm 2003. Trong phiên bản đầu tiên này, mục
đích của IMS là tạo thuận lợi cho việc phát triển và triển khai dịch vụ mới trên mạng
thông tin di động.Tiếp đến, tổ chức chuẩn hóa 3GPP2 đã xây dựng hệ thống CDMA2000
Multimedia Domain (MMD) nhằm hỗ trợ các dịch vụ đa phương tiện trong mạng
CDMA2000 dựa trên nền 3GPP IMS.Trong Release 6 của 3GPP IMS, cùng với khuynh
hướng tích hợp giữa mạng tế bào và mạng WLAN, mạng truy nhập WLAN đã được đưa
vào như một mạng truy nhập bên cạnh mạng truy nhập tế bào.
IMS khởi đầu như một chuẩn cho mạng vô tuyến. Tuy nhiên, cộng đồng mạng hữu tuyến,
trong quá trình tìm kiếm một chuẩn thống nhất, sớm nhận thấy thế mạnh của IMS cho
truyền thông hữu tuyến. Khi đó ETSI đã mở rộng chuẩn IMS thành một phần của kiến
trúc mạng thế hệ tiếp theo NGN mà họ đang xây dựng. Tổ chức chuẩn hóa TISPAN trực
thuộc ETSI, với mục đích hội tụ mạng thông tin di động và Internet, đã chuẩn hóa IMS
như một hệ thống con của NGN. Kết hợp với TISPAN, trong Release 7 của IMS, việc
cung cấp dịch vụ IMS qua mạng cố định đã được bổ sung. Năm 2005, phiên bản Release
1 của TISPAN về NGN được coi như một sự khởi đầu cho hội tụ cố định-di động trong
IMS. Gần đây, 3GPP và TISPAN đã có được một thỏa thuận để cho ra phiên bản Release
8 của IMS với một kiến trúc IMS chung, có thể hỗ trợ các kết nối cố định và các dịch vụ
như IPTV.
3
Đa phần các giao thức sử dụng trong IMS được chuẩn hóa bởi IETF, điển hình nhất là
giao thức khởi tạo phiên SIP. Rất nhiều các phát triển và cải tiến của SIP ra đời để hỗ trợ

các chức năng theo yêu cầu của hệ thống IMS đã được đề nghị và chuẩn hóa bởi IETF
như SIP hỗ trợ tính cước, bảo mật v.v… Bên cạnh IETF và TISPAN, một tổ chức chuẩn
hóa khác mà 3GPP hợp tác chặt chẽ trong việc phát triển IMS là Liên minh di động mở
OMA nhằm phát triển các dịch vụ trên nền IMS. Một trong những dịch vụ do OMA phát
triển là Push-to-Talk over Cellular (PoC) hay OMA SIMPLE Instant Messaging.
1.3 Lợi ích của việc sử dụng IMS
Một trong những mục đích đầu tiên của IMS là giúp cho việc quản lý mạng trở nên dễ
dàng hơn bằng cách tách biệt chức năng điều khiển và chức năng vận tải thông tin. Một
cách cụ thể, IMS phân phối dịch vụ trên hạ tầng chuyển mạch gói, IMS cho phép chuyển
dần từ mạng chuyển mạch mạch sang chuyển mạch gói trên nền IP, tạo thuận lợi cho việc
quản lý mạng thông tin di động. Việc kết nối giữa mạng cố định và di động đã góp phần
vào tiến trình hội tụ mạng viễn thông trong tương lai. IMS cho phép người dùng có thể sử
dụng một hay nhiều loại thiết bị khác nhau, di chuyển từ mạng này sang mạng khác mà
vẫn có thể sử dụng cùng một dịch vụ.
Kiến trúc IMS cung cấp nhiều dịch vụ gia tăng cho nhà cung cấp mạng, người phát triển
ứng dụng, người cung cấp dịch vụ cũng như người sử dụng các thiết bị đầu cuối. Kiến
trúc IMS giúp các dịch vụ mới được triển khai một cách nhanh chóng với chi phí thấp.
IMS cung cấp khả năng tính cước phức tạp hơn nhiều so với hệ thống tài khoản trả trước
hay trả sau, ví dụ như việc tính cước theo từng dịch vụ sử dụng hay phân chia cước giữa
các nhà cung cấp dịch vụ và nhà cung cấp mạng. Người sử dụng sẽ nhận một bảng tính
cước phí duy nhất từ một nhà cung cấp mạng. IMS hứa hẹn mang đến nhiều dịch vụ đa
phương tiện theo yêu cầu và sở thích của người dùng.
Với IMS, nhà cung cấp mạng sẽ không chỉ làm công tác truyền tải thông tin một cách
đơn thuần mà trở thành tâm điểm trong việc phân phối dung lượng thông tin trong mạng,
đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng dịch vụ cũng như kịp thời thay đổi
để đáp ứng các yêu cầu khác nhau của người dùng.
4
Tóm lại, IMS tạo thuận lợi cho các nhà cung cấp dịch vụ trong việc xây dựng và triển
khai các ứng dụng mới, giúp nhà cung cấp mạng giảm chi phí triển khai, vận hành và
quản lý.

1.4 Mô hình phân lớp của mạng NGN
Cấu trúc luận lý của NGN được chia thành 4 lớp chức năng là: lớp truy nhập, lớp truyền
tải, lớp điều khiển, lớp dịch vụ và quản lý.
 Lớp truy nhập
Cung cấp các kết nối giữa thuê bao đầu cuối và mạng đường trục qua cổng giao tiếp
MGW thích hợp. Mạng NGN kết nối với hầu hết các thiết bị đầu cuối chuẩn và không
chuẩn như các thiết bị truy xuất đa dịch vụ, điện thoại IP, máy tính, tổng đài nội bộ PBX,
điện thoại POTS, điện thoại số ISDN, di động vô tuyến, di động vệ tinh, vô tuyến cố
định, VoDSL, VoIP,…
 Lớp truyền dẫn
Hệ thống truyền dẫn của mạng NGN thực hiện chức năng định tuyến, truyền tải các luồng
thông tin trong mạng dưới sự điều khiển của các thiết bị thuộc lớp điều khiển. Lớp truyền
dẫn của mạng viễn thông thế hệ mới phải có tốc độ truyền tải cao, băng thông lớn để đáp
ứng cho việc truyền tải thông tin yêu cầu thời gian thực, dung lượng lớn.
 Lớp điều khiển
Lớp điều khiển thực hiện giám sát, sửa đổi, và giải phóng các phiên giao dịch, ghi lại các
thông số của cuộc kết nối để cung cấp thông tin cho việc xử lý tính cước. Lớp này dựa
trên các thông tin và các tín hiệu nhận được từ lớp truy nhập để xác định các thông số cần
thiết về dịch vụ để điều khiển tài nguyên cho phù hợp.
Lớp điều khiển có chức năng điều khiển các phiên giao dịch trong một mạng hội tụ dịch
vụ và công nghệ nên nó phải có khả năng hỗ trợ phần lớn các giao thức khác nhau đã
từng tồn tại trong các mạng chuyển mạch trước đây và các giao thức đang được sử dụng.
Bên cạnh đó đòi hỏi nó phải có khả năng cung cấp các dịch cơ bản, dịch vụ thông minh,
các dịch vụ bổ sung,… Hơn nữa, hệ thống cần có khả năng xử lý và lưu trữ khối lượng
5
lớn cơ sở dữ liệu vì mạng NGN là mạng nhiều người dùng với nhiều loại hình dịch vụ
khác nhau.
 Lớp ứng dụng và quản lý dịch vụ
Lớp ứng dụng và dịch vụ cung cấp các dịch vụ có băng thông khác nhau, ở nhiều hình
thức như: thoại, fax, internet, dịch vụ đa phương tiện, các trò chơi trực tuyến yêu cầu thời

gian thực, dịch vụ truyền số liệu, và các dịch vụ giá trị gia tăng,…. . Lớp này liên kết với
lớp điều khiển thông qua các giao diện được chuẩn hóa. Chính vì vậy mà việc cập nhật,
tạo mới và triển khai ứng dụng, dịch vụ mạng trở nên vô cùng nhanh chóng và hiệu quả.
Lớp này có thể thực thi việc điều khiển những thành phần đặc biệt như Media Server,
một thiết bị được biết đến với tập các chức năng như: Conferencing, xử lý Tone,….
Hình 1.2: Vị trí IMS trong NGN
6
Chương 2: Kiến trúc phân hệ IMS
Chương này giới thiệu cấu trúc, chức năng của những thực thể trong một phân hệ IMS và
mối quan hệ giữa chúng. Mỗi thực thể được trình bày trực quan theo mô hình phân lớp
NGN. Lớp ứng dụng gồm máy chủ ứng dụng và HSS, đây chính là cơ sở dữ liệu về dịch
vụ và người dùng của toàn hệ thống. Lớp điều khiển gồm các thành phần quản lý cuộc
gọi và quản lý tài nguyên. Lớp này đóng vai trò quan trọng trong phân hệ IMS dùng để
điều khiển, thiết lập phiên. Lớp truyền tải thể hiện mối quan hệ giữa phân hệ IMS và các
hệ thống hiện có như PSTN, UMTS, GSM, mạng IP.
2.1 Lớp ứng dụng
2.1.1 Máy chủ ứng dụng
Máy chủ ứng dụng (AS) là nơi chứa đựng và vận hành các dịch vụ IMS. AS tương tác
với S-CSCF thông qua giao thức SIP để cung cấp dịch vụ đến người dùng. Máy chủ
VCC, đang được phát triển và chuẩn hóa bởi 3GPP, là một ví dụ về máy chủ ứng dụng
AS. AS có thể thuộc mạng thường trú hay thuộc một mạng thứ ba nào đó. Nếu AS là một
phần của mạng thường trú, nó có thể giao tiếp trực tiếp với HSS thông qua giao thức
DIAMETER để cập nhật thông tin về hồ sơ người dùng. AS có thể cung cấp các dịch vụ
như quản lý sự hiện diện của người dùng trên mạng, quản lý quá trình hội nghị truyền
hình, tính cước trực tuyến,…
2.1.2 Cơ sở dữ liệu
2.1.2.1 HSS
Máy chủ quản lý thuê bao thường trú HSS có thể xem như là một cải tiến của bộ đăng ký
định vị thường trú HLR và AuC trong mạng GSM. HSS là một cơ sở dữ liệu lưu trữ
thông tin của tất cả thuê bao và những thông tin dịch vụ liên quan đến thuê bao. Nó chứa

đựng các thông tin như nhận dạng người dùng, tên của S-CSCF gán cho người dùng, hồ
sơ chuyển vùng, thông số chứng thực cũng như thông tin về dịch vụ thuê bao. Thông tin
nhận dạng người dùng gồm khóa nhận dạng riêng và khóa nhận dạng chung. Khóa nhận
dạng riêng được tạo ra bởi nhà khai thác mạng và được dùng với mục đích đăng ký và
7