Diameter trong ims

Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục
Mục lục
Mục lục..........................................................................................................................i
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT..........................................................................................iii
DANH MỤC HÌNH VẼ ............................................................................................vii
DANH MỤC BẢNG BIỂU.........................................................................................ix
LỜI NÓI ĐẦU..............................................................................................................1
CHƯƠNG I..................................................................................................................3
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
1.4.2.1 CSCF ủy quyền (P-CSCF).....................................................................9
1.4.2.2 CSCF hỏi (I-CSCF)..............................................................................10
1.4.2.3 CSCF phục vụ (S-CSCF).....................................................................11
1.4.2.4 Chức năng điều khiển chuyển mạng (BGCF).......................................12
1.4.2.5 Server thuê bao nhà (HSS)...................................................................12
1.4.2.6 Chức năng định vị đăng ký thuê bao (SLF)..........................................13
1.4.2.7 Chức năng điều khiển cổng phương tiện (MGCF)..............................13
1.4.1.8 Chức năng tài nguyên đa phương tiện (MRF)......................................14
1.4.2.9 Cổng phương tiện IMS (IMS-MGW)...................................................15
1.4.2.10 Cổng báo hiệu (SGW)........................................................................15
1.4.2.11 Server ứng dụng (AS)........................................................................15
1.4.2.12 Chức năng quyết định chính sách (PDF)............................................16
1.4.2.13 Cổng an ninh (SEG)...........................................................................16
1.4.3 Các giao diện trong IMS.............................................................................16
1.5 Mô hình IMS của một số tổ chức tiêu chuẩn ....................................................19
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......................................................................................................22
CHƯƠNG II ..............................................................................................................23
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..........................................................33
2.5.1 Vận chuyển.................................................................................................33
2.5.1.1 SCTP....................................................................................................33
Nguyễn Minh Quang – D04VT2 i

Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục
2.5.1.2 TCP......................................................................................................34
Cấu trúc tiêu đề TCP:.......................................................................................34
2.5.2 Nút ngang cấp Diameter..............................................................................35
2.5.3 Kết nối và phiên..........................................................................................36
2.5.4 Bảo mật trong Diameter..............................................................................38
2.5.5 Thanh toán..................................................................................................38
2.5.6 Cơ chế truyền thay thế và xử lý lỗi.............................................................39
2.5.7 So sánh với giao thức RADIUS..................................................................40
Kết luận chương......................................................................................................41
CHƯƠNG III.............................................................................................................42
GIAO THỨC DIAMETER TRONG IMS...............................................................42
3.1 Thủ tục đăng kí và xóa đăng kí mức ứng dụng với giao diện Cx......................42
3.1.1 Đăng kí IMS................................................................................................42
3.1.1.1 Luồng thông tin đăng kí với người dùng chưa đăng kí ........................44
3.1.1.2 Luồng thông tin đăng kí lại cho người dùng đã đăng kí ......................50
3.1.2 Thủ tục xóa đăng kí mức ứng dụng ............................................................52
3.1.2.1 Xóa đăng kí khởi tạo di động ..............................................................52
3.1.2.2 Xóa đăng kí khởi tạo mạng .................................................................54
3.2 Thủ tục liên quan đến truy vấn thông tin định tuyến (giao diện Dx).................59
3.2.1 Nhận dạng người dùng tới giải đáp HSS....................................................59
3.2.2 Đăng kí trên SLF........................................................................................62
3.2.3 Mời UE trên SLF........................................................................................63
3.3 Khởi tạo phiên ..................................................................................................64
3.4 Tính cước .........................................................................................................65
3.4.1 Kiến trúc tính cước......................................................................................65
3.4.2 Kiến trúc tính cước ngoại tuyến..................................................................65
3.4.2.1 Chức năng tập hợp tính cước CCF.......................................................66
3.4.2.2 Chức năng cổng tính cước....................................................................67
3.4.2.3 Hệ thống hóa đơn ...............................................................................67
3.4.2.3 Điểm tham chiếu Rf (Diameter)...........................................................67
3.4.3 Kiến trúc tính cước trực tuyến ....................................................................81
3.4.3.1 Chức năng tính cước sự kiện (ECF).....................................................81
3.4.3.2 Chức năng tính cước phiên (SCF)........................................................82
3.4.3.3 Chức năng tính cước kênh mang (BCF)...............................................82
3.4.3.4 Chức năng phân loại.............................................................................83
3.4.3.5 Điểm tham chiếu Ro............................................................................83
3.4.4 Các AVP sử dụng cho thanh toán trực tuyến và ngoại tuyến......................88
Kết luận chương .....................................................................................................90
KẾT LUẬN CHUNG.................................................................................................91
TÀI LIỆU THAM KHẢO.........................................................................................92
Nguyễn Minh Quang – D04VT2 ii

Đồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết tắt
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
Từ viết tắt Từ đầy đủ Tiếng Việt
3GPP Third Generation Partnership
Project
Dự án hợp tác thế hệ thứ ba
3GPP2 Third Generation Partnership
Project 2
Dự án hợp tác thế hệ thứ ba 2
AAA Authentication, authorization
and accounting
Nhận thực, cấp phép và thanh toán
AAL ATM adaptation layer Lớp thích ứng ATM
ACA Accounting-Answer Trả lời- thanh toán
ACR Accounting requests Yêu cầu thanh toán
ADSL Asynchronous Digital
Subscriber Line
Đường dây thuê bao số không đồng
bộ
AH Authentication header Header nhận thực
AKA Authentication and key
agreement
Thỏa thuận khóa và nhận thực
AS Application server Server ứng dụng
ATM Asynchronous transfer mode Phương thức truyền tải bất đồng bộ
AVP Attribute value pair; audio
video profile
Cặp giá trị thuộc tính; profile âm
thanh hình ảnh
BCF Bearer Charging Function Chức năng tính cước kênh mạng
BER Bit error ratio Tốc độ bít lỗi
BGCF Breakout Gateway Control
Function
Chức năng điểu khiển cổng nối
xuyên
BICC Bearer Independent Call
Control
Điều khiển cuộc gọi độc lập kênh
mang
BS Bearer service; billing system Dịch vụ kênh mạng, hệ thống hóa
đơn
BSF Bootstrapping Server
Function
Chức năng server tự mồi
BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc
CAMEL Customized Applications for
Mobile network Enhanced
Logic
Ứng dụng theo yêu cầu khách hàng
đối với
CAP Camel Application Part Phần ứng dụng Camel
CCF Charging Collection Function Chức năng tập hợp tính cước
CCSA China Communications
Standards Association
Liên hiệp chuẩn thông tin Trung
Quốc
CDMA Code Division Multiple
Access
Đa truy nhập phân chia theo mã
CDR Charging Data Record Bản ghi dữ liệu cước, bản ghi chi tiết
Nguyễn Minh Quang – D04VT2 iii

Charging Detail Record cước
CGF Charging Gateway Function Chức năng cổng tính cước
CK Ciphering key Khóa mật mã
CSN Circuit switching network Mạng chuyển mạch kênh
CN Core Network Mạng lõi
CS Circuit-switched Chuyển mạch kênh
CSCF Call Session Control Function Chức năng điều khiển phiên gọi
CSCN Circuit Switched Core
Network
Mạng lõi chuyển mạch kênh
DHCP Dynamic Host Configuration
Protocol
Giao thức cầu hình trạm động
DOS Denial of service Từ chối dịch vụ
DNS Domain name system Hệ thống tên miền
DSL Digital Subscriber Line Đường dây thuê bao số
EAP Extensible Authentication
Protocol
Giao thức nhận thực mở rộng
ECF Event Charging Function Chức năng tính cước sự kiện
GGSN Gateway GPRS Support Node Node hỗ trợ cổng GPRS
GPRS General Packet Radio Service Dịch vụ vô tuyến gói chung
GSM Global System for Mobile
Communications
Hệ thống viễn thông di động toàn cầu
HLR Home location register Bộ đăng ký vị trí nhà
HSS Home Subscriber Server Server thuê bao nhà
HTTP Hyper Text Transfer Protocol Giao thức truyền tải siêu văn bản
ICID IMS charging identifier Nhận dạng tính cước IMS
I-CSCF Interrogating-CSCF CSCF –Thẩm vấn (hỏi)
IETF Internet Engineering Task
Force
Nhóm đặc trách kỹ thuật về Internet
IK Integrity key Khóa toàn vẹn
IKE Internet Key Exchange Trao đổi khóa Internet
IMS-MGW IP Multimedia Subsystem-
Media Gateway Function
Chức năng cổng phương tiện – phân
hệ đa phương tiện IP.
IMS IP Multimedia Subsystem Phân hệ đa phương tiện IP
IM-SSF IP Multimedia Service
Switching Function
Chức năng chuyển mạch dịch vụ đa
phương tiện IP
IP Internet Protocol Giao thức Internet
IP-CAN IP-Connectivity Access
Network
Mạng truy nhập kết nối IP
IPsec Internet Protocol security Bảo mật giao thức Internet
IPv4 Internet Protocol Version 4 Giao thức Internet phiên bản 4
IPv6 Internet Protocol Version 6 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
Nguyễn Minh Quang – D04VT2 iv

ISDN Integrated Services Digital
Network
Mạng số đa dịch vụ
ISIM IP Multimedia Services
Identity Module
Môđun nhận dạng dịch vụ đa phương
tiên IP
ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ
Internets
ISUP ISDN User Part Phần người dùng ISDN
LCS Location services Dịch vụ vị trí
LIA Location-Info-Answer Trả lời thông tin vị trí
LIR Location-Info-Request Yêu cầu thông tin vị trí
MAR Multimedia-Auth-Request Yêu cầu
MEGACO Media Gateway Control
Protocol
Giao thức điểu khiển cổng phương
tiện
MGCF Media Gateway Control
Function
Chức năng điều khiển cổng phương
tiện
MGW Media gateway function Chức năng cổng phương tiện
MID Media stream identification Nhận dạng luồng phương tiện
MMS Multimedia Messaging
Service
Dịch vụ nhắn tin đa phương tiện
MRFC Multimedia Resource
Function Controller
Bộ điều khiển chức năng tài nguyên
đa phương tiện
MSC Mobile switching centre Trung tâm chuyển mạch di động
NAI Network access identifier Nhận dạng truy nhập mạng
NAPTR Naming authority pointer
NAS Network access server Server truy nhập mạng
NASREQ Network Access Server
Requirements
Yêu cầu server truy nhập mạng
NGN Next Gene Network Mạng thế hệ tiếp theo
NTP Network Time Protocol Giao thức thời gian mạng
OCS Online Charging System Hệ thống tính cước trực tuyến
P-CSCF Proxy-CSCF CSCF - ủy quyền
PDF Policy Decision Function Chức năng quyết định chính sách
PDP Packet Data Protocol; policy
decision point
Giao thức dữ liệu gói; điểm quyết
định chính sách.
PLMN Public Land Mobile Network Mạng di động công cộng mặt đất
PS Packet-switched; presence
server
Chuyển mạch gói; server hiện thời
PSTN Public Switched Telephone
Network
Mạng điện thoại chuyển mạch kênh
công cộng
QoS Quality of service Chất lượng dịch vụ
RADIUS Remote Authentication Dial
In User Service
Dịch vụ người sử dụng quay số nhận
thực từ xa
SA Security association Liên kết bảo mật
Nguyễn Minh Quang – D04VT2 v

SAA Server-Assignment-Answer Trả lời gán server
SAR Server-Assignment-Request Yêu cầu gán server
S-CDR SGSN-CDR Bản ghi chi tiết cước SGSN
SCF Session Charging Function Chức năng tính cước phiên
SCS Service Capability Server Server khả năng dịch vụ
S-CSCF Serving-CSCF CSCF - Phục vụ
SCTP Stream Control Transmission
Protocol
Giao thức truyền dẫn điều khiển
luồng
SDP Session Description Protocol Giao thức miêu tả phiên
SGSN Serving GPRS Support Node Node hỗ trợ dịch vụ GPRS
SGW Signalling Gateway Cổng báo hiệu
SIP Session Initiation Protocol Giao thức khởi tạo phiên
SIPS Secure SIP Bảo mật SIP
SLF Subscription Locator Function Chức năng định vị đăng ký thuê bao
SNMP Simple Network Management
Protocol
Giao thức quản lý mạng đơn giản
SRV Service records Bản ghi dịch vụ
SSF Service Switching Function Chức năng chuyển mạch phục vụ
TCP Transmission Control
Protocol
Giao thức điều khiển truyền dẫn
TCP/IP TCP/IP stack Ngăn xếp TCP/IP
TLS Transport Layer Security Bảo mật lớp truyền tải
TTL Time to live Thời gian sống
UA User Agent Tác nhân người dùng
UAA User-Authorization-Answer Trả lời cấp phép người dùng
UAR User-Authorization-Request Yêu cầu cấp phép người dùng
UDP User Datagram Protocol Giao thức dữ dữ liệu người dùng
UE User equipment Thiết bị người dùng
UMTS Universal Mobile
Telecommunications System
Hệ thống viễn thông di động toàn cầu
URI Uniform resource identifier Nhận dạng tài nguyên duy nhất
URL Universal resource locator Định vị tài nguyên chung
USIM Universal Subscriber Identity
Module
Môđun nhận dạng thuê bao toàn cầu
UTRAN UMTS terrestrial radio access
network
Mạng truy nhập vô tuyến mặt đất
UMTS
VHE Virtual home environment Môi trường nhà ảo
VPN Virtual private network Mạng riêng ảo
VoIP Voice over IP Thoại qua IP
WAP Wireless Application Protocol Giao thức ứng dụng không dây
WCDMA Wideband Code Division
Multiple Access
Đa truy nhập phân chia theo mã băng
rộng
WLAN Wireless Local Area Network Mạng vùng nội bộ không dây
Nguyễn Minh Quang – D04VT2 vi

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 và các CSCF, 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 ............................................................27
Hình 2.7 Định dạng bản tin...................................................................................27
Hình 2.8 Cấu trúc gói tin cơ bản Diameter..........................................................28
Hình 2.10 Định dạng bản tin SCTP......................................................................33
Hình 2.11 Cấu trúc tiêu đề TCP...........................................................................34
Hình 2.12 phiên và kết nối trong Diameter..........................................................37
Hình 2.16 Ví dụ về lỗi giao thức và bản tin trả lời..............................................40
Hình 2.17 Ví dụ về lỗi ứng dụng bản tin trả lời...................................................40
Hình 3.1 Lưu đồ đăng ký IMS mức cao...............................................................42
Hình 3.2 Đăng kí với người dùng chưa đăng kí...................................................48
Hình 3.3 Đăng kí lại với người dùng đã được đăng kí........................................50
Hình 3.4 Xóa đăng kí với người dùng đã được đăng kí. ...................................52
Hình 3.5 Xóa đăng kí khởi tạo mạng – hết thời gian đăng kí............................55
Hình 3.6 Xóa đăng kí ứng dụng khởi tạo mạng bởi HSS – quản lí....................56
Hình 3.7 Xóa đăng kí ứng dụng khởi tạo mạng-mặt bằng dịch vụ....................58
Hình 3.8 Đăng kí trên SLF (trường hợp 1)..........................................................62
Hình 3.9 Đăng kí trên SLF(trường hợp 2)...........................................................63
Hình 3.10 Mời UE trên SLF..................................................................................63
Hình 3.11 Lưu đồ thiết lập phiên IMS mức cao..................................................64
Hình 3.13 Biểu đồ chuỗi bản tin cho thiết lập phiên (di động)...........................70
Hình 3.14 Bảng chuỗi bản tin cho thiết lập phiên (kết thúc di động)................71
Hình 3.15 Biểu đồ chuỗi bản tin đối với môi trường thay đổi............................72
Hình 3.16 Biểu đồ chuỗi bản tin cho từ bỏ phiên................................................73
Hình 3.17 Biều đồ chuỗi bản tin đối với mang khởi tạo gỡ bỏ phiên.................74
Hình 3.18 Biều đồ chuỗi bản tin cho thiết lập phiên (PSTN khởi tạo)...............75
Hình 3.19 Biểu đồ chuỗi bản tin cho thiết lập phiên (IMS khởi tạo).................76
Hình 3.20 Biểu đồ chuỗi bản tin cho dỡ bỏ phiên (PSTN khởi tạo)...................77
Hình 3.21 Biểu đồ chuỗi bản tin cho gỡ bỏ phiên (IMS khởi tạo)......................78
Bảng 3.5 Mô tả sử dụng những bản tin trong thanh toán ngoại tuyến..............78
Hình 3.22 Kiến trúc tính cước IMS trực tuyến...................................................81
Nguyễn Minh Quang – D04VT2 vii

Hình 3.23 IEC – Hoạt động chuyển giao đơn vị..................................................84
Hình 3.24 ECUR – Các đơn vị dành riêng và hoạt động tính cước đơn vị........85
Nguyễn Minh Quang – D04VT2 viii

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............................41
Bảng 3.1 Thông tin được lưu trước, trong và sau quá trình đăng ký................43
Bảng 3.2 Mã lệnh trong giao diện Cx và Dx........................................................44
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....................................................................69
Bảng 3.4 Bản tin yêu cầu thanh toán khởi tạo bởi các phương pháp SIP đối với
MRFC.....................................................................................................................70
Bảng 3.6 Bản tin yêu cầu thanh toán (ACR) dành cho thanh toán ngoại tuyến
.................................................................................................................................79
Bảng 3.7 Bản tin trả lời thanh toán (ACA) cho thanh toán ngoại tuyến..........80
Bảng 3.8 đưa ra cấu trúc cơ bản của bản tin Diameter CC-Request được sử
dụng trong thanh toán trực tuyến IMS................................................................87
.................................................................................................................................87
Bảng 3.9 Nội dung Bản tin trả lời giám sát thanh toán (CCA) đối với thanh
toán trực tuyến.......................................................................................................87
Bảng 3.10 Diameter AVP mà được sử dụng cho thanh toán IMS......................89
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.

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).

• 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

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.

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

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.
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
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:
P-CSCF
CSCF
M
G
CF HSS
Cx
M¹ng®
a ph ¬
ngtiÖ
nIP
IM
S-
M
G
W
PSTN
Mn
Mb
Mg
Mm
M
RFP
Mb
Mr
Mb
M¹ngb¸o hiÖ
udi
®
éngkÕthõa
CSCF
Mw
Mw
Gm
BG
CF
Mj
Mi
BG
CF
Mk Mk
C, D,
Gc, Gr
UE
Mb
Mb
Mb
M
RFC
SLF
Dx
Mp
PSTN
PSTN
Gq Ph©
nhÖIM
Hình 1.2 Sơ đồ kiến trúc chức năng IMS của 3GPP
IMS trong NGN thực hiện 3 chức năng chính:

 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.
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;

 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
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.
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
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.
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
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:
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;
 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
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.
 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.
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.
 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.
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, I-
CSCF, 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.
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, IM-
SSF, 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.
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, IM-
SSF, 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
năng trong kiến
kiến
Thành phần cơ sở dữ
liệu HSS
Các thành phần điều
khiển IMS: P-CSCF,
I-CSCF, S-CSCF
khiển tài nguyên và
điều khiển tương tác
BGCF, MGCF,
SGW
Các thành phần tài
nguyên và tương tác
phương tiện MGF,
Thành phần cơ sở dữ
liệu HSS
khiển IMS: P-CSCF,
I-CSCF, S-CSCF
khiển tài nguyên và
điều khiển tương tác
BGCF, MGCF,
SGW
Các thành phần tài
nguyên và tương tác
phương tiện MGF,
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
năng IWF, I-BCF,
SGF, SPDF để
thực hiện tương tác
với các mạng trước
đây.

MGW. MGW.
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
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.

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

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.

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:
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.
Hình2.4 Thành phần PROXY

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:
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
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
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
0
0
0
1
02 03 04 05 06 07
R P E T 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
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 Tên viết tắt Mã lệnh Tham khảo
(IETF)
Yêu cầu khả năng trao đổi CER 257 RFC 3588
Trả lời khả năng trao đổi CEA 257 RFC 3588
Device-Watchdog-Request DWR 280 RFC 3588
Device-Watchdog-Answer DWA 280 RFC 3588
Yêu cầu ngắt kết nối ngang cấp DPR 282 RFC 3588
Trả lời yêu cầu kết nối ngang cấp DPA 282 RFC 3588
Yêu cầu MIP thực thể mạng nhà HAR 262 RFC 4004
Trả lời MIP thực thể mạng nhà HAA 262 RFC 4004
Yêu cầu AA AAR 265 RFC 4005
Trả lời AA AAA 265 RFC 4005
Yêu cầu bải bỏ ngang phiên ASR 274 RFC 4005
Trả lời bãi bỏ ngang phiên ASA 274 RFC 4005
Yêu cầu thanh toán ACR 271 RFC 4005
Trả lời thanh toán ACA 271 RFC 4005
Yêu cầu nhận thực lại RAR 258 RFC 4005
Trả lời nhận thực lại RAA 258 RFC 4005

Yêu cầu điều khiển tín dụng CCR 275 RFC 4005
Trả lời điều khiển tín dụng CCA 275 RFC 4005
Yêu cầu thông tin định vị LIR 285 RFC 4040
Trả lời thông tin định vị LIA 285 RFC 4040
Yêu cầu nhận thực đa phương tiện MAR 286 RFC 4040
Trả lời nhận thực đa phương tiện MAA 286 RFC 4040
Yêu cầu truyền dữ liệu PPR 288 RFC 4040
Trả lời truyền dữ liệu PPA 288 RFC 4040
Yêu cầu kết thúc đăng kí RTR 287 RFC 4040
Trả lời kết thúc đăng kí RTA 287 RFC 4040
Yêu cầu chỉ định server SAR 284 RFC 4040
Trả lời chỉ định server SAA 284 RFC 4040
Yêu cầu cấp quyền người dùng UAR 283 RFC 4040
Trả lời cấp quyền người dùng UAA 283 RFC 4040
Yêu cầu điều khiển tín dụng CCR 272 RFC 4006
Trả lời điều khiển tín dụng CCA 272 RFC 4006
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
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
Nguyễn Minh Quang – D04VT2
0 7 8 31
AVP code
AVP flags AVP length
Vendor ID
Data
30

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
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

Nguyễn Minh Quang – D04VT2
Mã Mô tả Tham
Khảo
1-255 Thuộc tính RADIUS
257 Host-IP-Address.
RFC 3588
259 Acct-Application-Id. RFC 3588
260 Vendor-Specific-Application-Id. RFC 3588
261 Redirect-Host-Usage. RFC 3588
264 Origin-Host.
265 Supported-Vendor-Id.
266 Vendor-Id.
267 Firmware-Version.
268 Result-Code.
269 Product-Name.
278 Origin-State-Id.
279 Failed-AVP.
280 Proxy-Host.
281 Error-Message.
282 Route-Record.
283 Destination-Realm.
284 Proxy-Info.
285 Re-Auth-Request-Type.
292 Redirect-Host.
293 Destination-Host.
294 Error-Reporting-Host.
295 Termination-Cause.
296 Origin-Realm.
320 MIP-Reg-Request.
321 MIP-Reg-Reply.
322 MIP-MN-AAA-Auth.
323 MIP-HA-to-FA-SPI.
325 MIP-MN-to-FA-MSA. RFC 4004
326 MIP-FA-to-MN-MSA. RFC 4004
369 SIP-Accounting-Server-URI. RFC4740
370 SIP-Credit-Control-Server-URI. RFC4740
379 SIP-Authenticate. RFC4740
32

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 15 31
Source port Desinaion port
Vertication tag
Checksum
Chunk (1…n)
Hình 2.10 Định dạng bản tin SCTP

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:
Hình 2.11 Cấu trúc tiêu đề TCP

Diameter trong ims

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (20)

Similar to Diameter trong ims

Similar to Diameter trong ims (20)

Diameter trong ims