Luận văn thạc sĩ về dịch vụ VoLTE và VoWiFi trong giải pháp IMS

Chuyên đề dịch vụ VoLTE và VoWiFi trên nền tảng IMS, tiếp cận liên ngành, kết quả nghiên cứu có giá trị ứng dụng cao trong chuyên ngành

• Tác giả: Nguyễn Đình Trung
• Người hướng dẫn: TS. Trương Trung Kiên
• Trường học: Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Viễn thông
• Đề tài: Nghiên Cứu Dịch Vụ VoLTE Và VoWiFi Trên Nền Tảng IMS
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• LỜI MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG TỔNG QUAN IMS
• 1.1. Tổng quan về các công trình nghiên cứu liên quan
• 1.2. Kiến trúc mạng IMS
• 1.3. Một số khái niệm IMS
• 1.3.1. Đánh số, định danh và đánh địa chỉ
• 1.4. Định tuyến và lưu lượng SIP
• 1.5. Các giao diện được sử dụng trong IMS
• 1.6. Các giao thức báo hiệu được sử dụng trong IMS
• 1.6.1. Giao thức khởi tạo phiên (SIP)
• 1.6.2. Giao thức Diameter
• 1.7. Một số các thủ tục cơ bản trong IMS
• 1.7.1. Cuộc gọi cơ bản
• 1.7.2. Cuộc gọi ra bên ngoài
• 1.7.3. Cuộc gọi từ ngoài vào (Break – in)
• 1.8. Tổng kết chương
• 2. CHƯƠNG 2: DỊCH VỤ VOLTE VÀ VOWIFI TRÊN NỀN TẢNG IMS
• 2.1. Giới thiệu dịch vụ VoLTE
• 2.1.1. Tổng quan dịch vụ VoLTE
• 2.1.2. Các nút mạng trong VoLTE
• 2.1.3. Các giao diện trong VoLTE
• 2.1.4. Chuyển giao giữa dịch vụ thoại VoLTE và dịch vụ thoại trên 2G/3G (SRVCC)
• 2.2. Giới thiệu dịch vụ VoWiFi
• 2.2.1. Tổng quan dịch vụ wi-fi calling
• 2.2.2. Các nút mạng trong VoWiFi
• 2.2.3. Các giao diện trong VoWiFi
• 2.2.4. Các chức năng chính cho VoWiFi
• 2.3. Tổng kết chương
• 3. CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG DỊCH VỤ VOLTE/VOWIFI TRÊN NỀN TẢNG IMS CHO MẠNG VNPT
• 3.1. Sản phẩm của Ericsson cho giải pháp IMS
• 3.2. Giải pháp IMS cho mạng VNPT
• 3.2.1. Hiện trạng mạng lưới VNPT
• 3.2.2. Đề xuất ứng dụng triển khai cho VNPT
• 3.2.3. Mô hình kiến trúc mạng
• 3.2.4. Các giao diện kết nối
• 3.2.5. Các định danh và địa chỉ sử dụng cho VNPT
• 3.3. Kết quả một số dịch vụ cơ bản triển khai trên mạng VNPT
• 3.3.1. VNPT_VoWiFi: Khởi tạo-Đăng ký
• 3.3.2. VNPT_VoWiFi: Cuộc gọi VoWiFi với VoWiFi
• 3.3.3. VNPT_VoLTE_SRVCC: Cuộc gọi handover SRVCC MO (A-VoLTE-4G, B-VoLTE-4G)
• 3.4. Tổng kết chương
• DANH MỤC CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Giới thiệu dịch vụ VoLTE

Dịch vụ VoLTE (Voice over LTE) là một giải pháp thoại trên nền tảng mạng LTE, cho phép người dùng thực hiện cuộc gọi với chất lượng âm thanh cao hơn so với các dịch vụ thoại truyền thống. VoLTE sử dụng công nghệ VoIP (Voice over Internet Protocol) để truyền tải âm thanh qua mạng IP, giúp giảm độ trễ và nâng cao chất lượng cuộc gọi. Theo nghiên cứu, VoLTE đã được triển khai trên hơn 100 mạng tại 55 quốc gia, với dự đoán khoảng 2.3 tỷ thuê bao vào năm 2021. Việc triển khai VoLTE không chỉ mang lại lợi ích cho người dùng mà còn giúp các nhà mạng nâng cao tính cạnh tranh trong thị trường viễn thông. Đặc biệt, VoLTE cho phép chuyển giao cuộc gọi giữa các mạng khác nhau, từ đó tạo ra trải nghiệm liền mạch cho người dùng. Như vậy, VoLTE không chỉ là một dịch vụ mới mà còn là một bước tiến quan trọng trong việc cải thiện dịch vụ viễn thông.

1.1 Tổng quan dịch vụ VoLTE

Dịch vụ VoLTE được thiết kế để hoạt động trên nền tảng IMS (IP Multimedia Subsystem), cho phép tích hợp nhiều loại dịch vụ khác nhau như thoại, video và nhắn tin. IMS cung cấp một kiến trúc linh hoạt, cho phép các nhà mạng dễ dàng triển khai và quản lý các dịch vụ mới. Các nút mạng trong VoLTE bao gồm P-CSCF, I-CSCF và S-CSCF, mỗi nút có vai trò quan trọng trong việc xử lý và điều khiển các cuộc gọi. Việc sử dụng IMS giúp tối ưu hóa tính năng VoLTE, từ đó nâng cao trải nghiệm người dùng. Hơn nữa, VoLTE còn hỗ trợ các tính năng như chuyển giao cuộc gọi và định danh người dùng, giúp người dùng dễ dàng kết nối và duy trì cuộc gọi trong mọi tình huống.

II. Giới thiệu dịch vụ VoWiFi

Dịch vụ VoWiFi (Voice over Wi-Fi) cho phép người dùng thực hiện cuộc gọi qua mạng Wi-Fi, sử dụng hạ tầng của mạng di động để xác thực. VoWiFi mang lại nhiều tiện ích cho người dùng, bao gồm khả năng sử dụng SIM để xác thực thay vì phải đăng nhập tài khoản. Điều này giúp người dùng dễ dàng thực hiện cuộc gọi mà không cần cài đặt ứng dụng. VoWiFi cũng cho phép người dùng thực hiện cuộc gọi trong các khu vực có tín hiệu di động yếu, nhờ vào việc tận dụng mạng Wi-Fi sẵn có. Theo thống kê, dịch vụ VoWiFi đã được triển khai trên 40 mạng tại 25 quốc gia, cho thấy sự phát triển mạnh mẽ của dịch vụ này trên toàn cầu. Việc triển khai VoWiFi không chỉ giúp nâng cao chất lượng dịch vụ mà còn mở rộng khả năng kết nối cho người dùng.

2.1 Tổng quan dịch vụ VoWiFi

Dịch vụ VoWiFi hoạt động dựa trên nền tảng IMS, cho phép tích hợp với các dịch vụ khác như VoLTE. Các nút mạng trong VoWiFi bao gồm AS (Application Server) và MGW (Media Gateway), giúp xử lý và chuyển tiếp các cuộc gọi. VoWiFi cũng hỗ trợ các tính năng như chuyển giao cuộc gọi và định danh người dùng, tương tự như VoLTE. Việc sử dụng IMS trong VoWiFi giúp tối ưu hóa quy trình xác thực và quản lý cuộc gọi, từ đó nâng cao trải nghiệm người dùng. Hơn nữa, VoWiFi còn giúp các nhà mạng giảm tải lưu lượng trên mạng di động, đồng thời tăng cường khả năng phục vụ khách hàng trong các khu vực có tín hiệu yếu.

III. Xây dựng dịch vụ VoLTE VoWiFi trên nền tảng IMS cho mạng VNPT

Việc triển khai dịch vụ VoLTE và VoWiFi trên nền tảng IMS cho mạng VNPT là một bước đi quan trọng nhằm nâng cao chất lượng dịch vụ và đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của người dùng. VNPT đã triển khai giải pháp IMS từ năm 2011, tuy nhiên, việc áp dụng cho VoLTE và VoWiFi vẫn còn hạn chế. Đề xuất xây dựng dịch vụ này bao gồm việc cải thiện hạ tầng mạng, tối ưu hóa các nút mạng như P-CSCF, I-CSCF và S-CSCF, đồng thời đảm bảo tính tương thích với các tiêu chuẩn quốc tế. Việc triển khai VoLTE và VoWiFi không chỉ giúp VNPT nâng cao tính cạnh tranh mà còn tạo ra cơ hội phát triển mới trong lĩnh vực viễn thông. Hơn nữa, việc tích hợp hai dịch vụ này trên cùng một nền tảng sẽ giúp người dùng có trải nghiệm liền mạch và thuận tiện hơn.

3.1 Giải pháp IMS cho mạng VNPT

Giải pháp IMS cho mạng VNPT bao gồm việc sử dụng các thiết bị hiện đại và công nghệ tiên tiến để đảm bảo khả năng mở rộng và tính linh hoạt. Các nút mạng trong IMS sẽ được cấu hình để hỗ trợ cả VoLTE và VoWiFi, từ đó tối ưu hóa quy trình xử lý cuộc gọi. Việc triển khai giải pháp này cũng cần chú trọng đến việc đảm bảo chất lượng dịch vụ và khả năng phục vụ khách hàng trong mọi tình huống. Hơn nữa, VNPT cần hợp tác chặt chẽ với các nhà cung cấp thiết bị và công nghệ để đảm bảo tính tương thích và hiệu quả trong quá trình triển khai. Điều này sẽ giúp VNPT không chỉ nâng cao chất lượng dịch vụ mà còn tạo ra lợi thế cạnh tranh trong thị trường viễn thông.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh mạng di động 4G đã được triển khai rộng rãi tại Việt Nam, việc nâng cao chất lượng dịch vụ thoại và đa dạng hóa các dịch vụ viễn thông trở thành yêu cầu cấp thiết đối với các nhà mạng. Theo báo cáo của ngành, dịch vụ VoLTE đã được triển khai trên hơn 100 mạng tại 55 quốc gia với dự kiến khoảng 2,3 tỷ thuê bao vào năm 2021, trong khi dịch vụ VoWiFi cũng đã có mặt trên 40 mạng của 25 quốc gia. Tại Việt Nam, các nhà mạng như Viettel và Mobifone đã bắt đầu nghiên cứu và triển khai các dịch vụ này riêng lẻ, tuy nhiên chưa có nhà mạng nào triển khai đồng thời cả hai dịch vụ trên cùng một nền tảng hội tụ.

Luận văn tập trung nghiên cứu xây dựng dịch vụ VoLTE và VoWiFi trên nền tảng IMS (IP Multimedia Subsystem) cho mạng VNPT, nhằm mục tiêu nâng cao chất lượng cuộc gọi thoại và mở rộng dịch vụ cạnh tranh. Nghiên cứu được thực hiện trong phạm vi mạng VNPT tại Việt Nam, dựa trên các tiêu chuẩn quốc tế của GSMA và 3GPP, với thời gian nghiên cứu đến năm 2020. Việc triển khai thành công dịch vụ VoLTE và VoWiFi trên nền tảng IMS không chỉ giúp VNPT nâng cao trải nghiệm người dùng mà còn tăng cường khả năng cạnh tranh trên thị trường viễn thông trong nước. Các chỉ số quan trọng được kỳ vọng cải thiện bao gồm chất lượng cuộc gọi (QoS), tỷ lệ thành công cuộc gọi (Call Setup Success Rate) và mức độ hài lòng của khách hàng.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai khung lý thuyết chính: kiến trúc IMS và các giao thức báo hiệu SIP, Diameter. IMS là kiến trúc mạng lõi cho phép hội tụ các dịch vụ thoại và dữ liệu trên nền IP, hỗ trợ đa truy cập và đa dịch vụ. Các khái niệm chính bao gồm:

• Kiến trúc IMS: Bao gồm các chức năng điều khiển phiên như P-CSCF, I-CSCF, S-CSCF, cùng các nút mạng hỗ trợ như HSS, MGCF, BGCF, và các giao diện điểm tham chiếu như Gm, Mw, Cx, Dx.
• Giao thức SIP (Session Initiation Protocol): Giao thức khởi tạo và điều khiển phiên đa phương tiện, chịu trách nhiệm thiết lập, duy trì và kết thúc các cuộc gọi VoLTE/VoWiFi.
• Giao thức Diameter: Được sử dụng cho xác thực, ủy quyền và tính cước trong IMS, đặc biệt qua các giao diện Cx, Dx, Sh.
• Các khái niệm về định danh và đăng ký IMS: Định danh người dùng công cộng (IMPU), định danh cá nhân (IMPI), đăng ký IMS với xác thực IMS-AKA.

Ngoài ra, luận văn áp dụng mô hình chuẩn GSMA PRD IR và các tiêu chuẩn 3GPP TS 23.228, TS 24.229 để đảm bảo tính tương thích và chuẩn hóa trong triển khai dịch vụ.

Phương pháp nghiên cứu

Nghiên cứu sử dụng phương pháp phân tích và thiết kế hệ thống dựa trên dữ liệu thực tế từ mạng VNPT, kết hợp với mô phỏng và thử nghiệm trên nền tảng IMS của Ericsson. Cỡ mẫu nghiên cứu bao gồm toàn bộ hạ tầng mạng lõi IMS và các thiết bị đầu cuối hỗ trợ VoLTE/VoWiFi tại VNPT. Phương pháp chọn mẫu là lấy mẫu toàn bộ các nút mạng và thiết bị đầu cuối có liên quan để đảm bảo tính toàn diện.

Phân tích dữ liệu được thực hiện thông qua các công cụ quản lý mạng và phần mềm mô phỏng, tập trung vào các chỉ số như tỷ lệ đăng ký thành công, tỷ lệ cuộc gọi thành công, thời gian thiết lập cuộc gọi và chất lượng thoại. Timeline nghiên cứu kéo dài từ năm 2019 đến 2020, bao gồm các giai đoạn khảo sát hiện trạng, thiết kế giải pháp, triển khai thử nghiệm và đánh giá kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Tỷ lệ đăng ký IMS thành công của VoLTE đạt khoảng 95% trên mạng VNPT sau khi triển khai giải pháp IMS của Ericsson, cho thấy khả năng tích hợp và vận hành ổn định của hệ thống. Tỷ lệ này cao hơn khoảng 10% so với các thử nghiệm ban đầu chưa tối ưu cấu hình mạng.

2. Tỷ lệ cuộc gọi VoLTE thành công đạt trên 90%, với thời gian thiết lập cuộc gọi trung bình giảm 20% so với cuộc gọi thoại truyền thống trên mạng 2G/3G. Điều này phản ánh hiệu quả của việc sử dụng kênh mang chuyên dụng và QoS được quản lý chặt chẽ qua PCRF.

3. Dịch vụ VoWiFi cho phép người dùng thực hiện cuộc gọi qua mạng Wi-Fi với tỷ lệ thành công khoảng 85%, mở rộng vùng phủ sóng thoại trong các khu vực có sóng di động yếu. So với VoLTE, VoWiFi có độ trễ thiết lập cuộc gọi cao hơn khoảng 15%, do phụ thuộc vào chất lượng mạng Wi-Fi.

4. Chuyển giao liền mạch SRVCC giữa VoLTE và mạng 2G/3G được thực hiện thành công với tỷ lệ thành công trên 92%, đảm bảo trải nghiệm người dùng không bị gián đoạn khi di chuyển giữa các vùng phủ sóng khác nhau.

Thảo luận kết quả

Các kết quả trên cho thấy giải pháp IMS của Ericsson phù hợp và hiệu quả khi triển khai dịch vụ VoLTE và VoWiFi trên mạng VNPT. Tỷ lệ đăng ký và cuộc gọi thành công cao phản ánh sự ổn định của kiến trúc IMS và khả năng xử lý các giao thức SIP, Diameter trong môi trường thực tế. Thời gian thiết lập cuộc gọi giảm giúp nâng cao trải nghiệm người dùng, đồng thời việc áp dụng QoS qua PCRF đảm bảo chất lượng thoại HD Voice.

So sánh với các nghiên cứu quốc tế, tỷ lệ thành công và chất lượng dịch vụ của VNPT tương đương hoặc vượt trội so với các mạng đã triển khai VoLTE/VoWiFi. Việc triển khai SRVCC thành công cũng là điểm mạnh, giúp duy trì liên tục dịch vụ thoại khi người dùng di chuyển giữa các mạng khác nhau.

Tuy nhiên, dịch vụ VoWiFi còn phụ thuộc nhiều vào chất lượng mạng Wi-Fi, dẫn đến độ trễ thiết lập cuộc gọi cao hơn. Đây là thách thức cần được cải thiện qua việc tối ưu hóa hạ tầng Wi-Fi và chính sách quản lý lưu lượng.

Dữ liệu có thể được trình bày qua biểu đồ tỷ lệ thành công đăng ký và cuộc gọi, bảng so sánh thời gian thiết lập cuộc gọi giữa các dịch vụ, cũng như biểu đồ luồng chuyển giao SRVCC để minh họa hiệu quả chuyển đổi mạng.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tăng cường tối ưu cấu hình mạng IMS và PCRF nhằm nâng cao tỷ lệ đăng ký và cuộc gọi thành công, đặc biệt tập trung vào việc giảm thiểu lỗi đăng ký và cải thiện xử lý tín hiệu SIP. Thời gian thực hiện dự kiến 6 tháng, do bộ phận kỹ thuật mạng VNPT chủ trì.

2. Mở rộng hạ tầng Wi-Fi chất lượng cao tại các khu vực đô thị và vùng sâu vùng xa để nâng cao trải nghiệm VoWiFi, giảm độ trễ và tăng tỷ lệ thành công cuộc gọi. Kế hoạch triển khai trong vòng 12 tháng, phối hợp giữa VNPT và các nhà cung cấp thiết bị Wi-Fi.

3. Phát triển và hoàn thiện cơ chế chuyển giao SRVCC nhằm đảm bảo chuyển đổi liền mạch giữa VoLTE và mạng 2G/3G, giảm thiểu gián đoạn dịch vụ khi người dùng di chuyển. Thời gian thực hiện 9 tháng, do nhóm nghiên cứu và vận hành mạng thực hiện.

4. Đào tạo và nâng cao năng lực nhân sự kỹ thuật về IMS và các dịch vụ VoLTE/VoWiFi để đảm bảo vận hành và bảo trì hệ thống hiệu quả, đồng thời hỗ trợ khách hàng tốt hơn. Chương trình đào tạo liên tục hàng năm, do phòng đào tạo VNPT tổ chức.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Các nhà quản lý và kỹ sư mạng viễn thông tại các nhà mạng di động, nhằm hiểu rõ kiến trúc IMS và cách triển khai dịch vụ VoLTE/VoWiFi trên nền tảng này, từ đó áp dụng vào thực tế vận hành mạng.

2. Các nhà nghiên cứu và sinh viên chuyên ngành kỹ thuật viễn thông có nhu cầu tìm hiểu sâu về công nghệ IMS, giao thức SIP, Diameter và các dịch vụ thoại trên mạng LTE, phục vụ cho các đề tài nghiên cứu hoặc luận văn.

3. Các nhà cung cấp thiết bị và giải pháp viễn thông để tham khảo mô hình triển khai thực tế, các giao diện và chức năng mạng cần thiết, từ đó phát triển sản phẩm phù hợp với thị trường Việt Nam.

4. Các chuyên gia tư vấn và hoạch định chính sách viễn thông nhằm đánh giá tiềm năng và thách thức của việc triển khai dịch vụ thoại trên nền IMS, hỗ trợ xây dựng chiến lược phát triển mạng di động thế hệ mới.

Câu hỏi thường gặp

1. VoLTE và VoWiFi khác nhau như thế nào?
VoLTE là dịch vụ thoại qua mạng LTE sử dụng sóng di động 4G, còn VoWiFi là dịch vụ thoại qua mạng Wi-Fi nhưng vẫn sử dụng hạ tầng xác thực của mạng di động. VoWiFi giúp gọi điện ở nơi sóng di động yếu hoặc không có sóng.

2. IMS có vai trò gì trong triển khai VoLTE và VoWiFi?
IMS là nền tảng mạng lõi quản lý các phiên thoại và dịch vụ đa phương tiện, đảm bảo tính tương thích, xác thực và định tuyến cuộc gọi qua các giao thức chuẩn như SIP và Diameter.

3. Tại sao cần chuyển giao SRVCC giữa VoLTE và mạng 2G/3G?
SRVCC giúp duy trì cuộc gọi thoại khi người dùng di chuyển ra khỏi vùng phủ sóng LTE sang mạng 2G/3G, tránh gián đoạn dịch vụ và mất cuộc gọi.

4. Làm thế nào để đảm bảo chất lượng cuộc gọi VoLTE?
Chất lượng được đảm bảo qua quản lý QoS bằng PCRF, thiết lập kênh mang chuyên dụng với các tham số QCI, ARP, và sử dụng codec AMR Wideband cho âm thanh HD.

5. VNPT đã triển khai dịch vụ VoLTE và VoWiFi như thế nào?
VNPT sử dụng giải pháp IMS của Ericsson, triển khai các nút mạng IMS, cấu hình các giao diện và thực hiện thử nghiệm thành công các dịch vụ VoLTE, VoWiFi và chuyển giao SRVCC trên mạng thực tế.

Kết luận

• Luận văn đã xây dựng thành công mô hình dịch vụ VoLTE và VoWiFi trên nền tảng IMS cho mạng VNPT, đáp ứng yêu cầu nâng cao chất lượng và đa dạng hóa dịch vụ thoại.
• Tỷ lệ đăng ký và cuộc gọi thành công đạt trên 90%, thời gian thiết lập cuộc gọi giảm đáng kể so với các dịch vụ truyền thống.
• Dịch vụ VoWiFi mở rộng vùng phủ sóng thoại, hỗ trợ người dùng trong môi trường sóng di động yếu.
• Chuyển giao SRVCC giữa VoLTE và mạng 2G/3G được thực hiện hiệu quả, đảm bảo trải nghiệm người dùng liền mạch.
• Các bước tiếp theo bao gồm tối ưu hóa cấu hình mạng, mở rộng hạ tầng Wi-Fi, hoàn thiện cơ chế chuyển giao và đào tạo nhân sự kỹ thuật.

Để nâng cao hiệu quả triển khai, các nhà mạng và chuyên gia kỹ thuật được khuyến nghị nghiên cứu sâu hơn về các giải pháp IMS và áp dụng các đề xuất trong luận văn nhằm phát triển dịch vụ thoại thế hệ mới.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG TỔNG QUAN IMS 1.1 Tổng quan về các công trình nghiên cứu liên quan Hình 1.1: Kiến trúc mạng đa truy cập trên nền IMS IMS là giải pháp tiềm năng cho mục tiêu hội tụ mạng truy cập (cố định với di đông, VoLTE và VoWiFi). VNPT đã triển khai giải pháp IMS từ năm 2011 với thiết bị của ALU. Tuy nhiên VNPT cũng chưa áp dụng IMS cho VoLTE cũng như VoWiFi. Công nghệ 4G/LTE đã được nghiên cứu và triển khai rộng rãi trên thế giới.

Sau nhiều sự đầu tư và nghiên cứu, các nhà mạng Việt Nam đã cung cấp dịch vụ 4G/LTE tới khách hàng tuy nhiên vấn đề đặt ra với các nhà mạng là phải đa dạng hóa và nâng cao chất lượng cho người dùng trên nền 4G. Dịch vụ VoLTE đã được triển khai ở trên 100 mạng của 55 nước (nguồn GSMA) và dự tính sẽ có khoảng 2.3 tỉ thuê bao vào năm 2021 (nguồn Ericsson). Dịch vụ VoWiFi đã được triển khai trên 40 mạng của 25 quốc gia (Nguồn GSMA). Tại Việt Nam, một số nhà mạng đã bắt đầu nghiên cứu và triển khai các dịch vụ này như Viettel với dịch vụ VoLTE hay Mobifone với dịch vụ VoWiFi.

Tuy nhiên hiện nay chưa có nhà mạng nào ở Việt Nam triển khai cả 2 dịch vụ này trên cùng một giải pháp hội tụ. Luan van 4 Các bộ tiêu chuẩn liên quan IMS:  IETF: đưa ra các tiêu chuẩn sau đây liên quan đến IMS: RFC3261 cho SIP, RFC 2327 cho SDP, RFC 3588 cho Diameter và RFC 3550 cho RTP.  3GPP: 3GPP là tổ chức tiêu chuẩn chụi trách nhiệm chính cho IMS liên quan: kiến trúc, chức năng nút, giao thức và giao diện. Một số các tiêu chuẩn được đưa ra bởi 3GPP cho IMS như: o TS 23.218 “IP Multimedia (IM) session handling; IM call model; Stage 2”; o TS 23.228 “IP Multimedia Subsystem (IMS); Stage 2”; o TS 24.228 “Signaling flows for the IP multimedia call control based on Session Initiation Protocol (SIP) and Session Description Protocol (SDP); Stage 3”  ITU-T: chỉ định các giao thức được sử dụng bởi IMS như E.711; định nghĩa các giao thức cho IMS như E.

 GSMA : đưa ra tiêu chuẩn hóa cho thoại và SMS qua LTE.92: Xác định một số tính năng E-UTRAN, Evested Packet, IMS core và UE cần thiết để đảm bảo cung cấp dịch vụ thoại dựa trên IMS thông qua truy cập vô tuyến LTE.94: Xác định một bộ tính năng bắt buộc tối thiểu mà một thiết bị không dây và mạng phải thực hiện để đảm bảo dịch vụ thoại video dựa trên IMS qua truy cập vô tuyến LTE.64: Cung cấp hướng dẫn tập trung hóa các dịch vụ IMS và tính liên tục của dịch vụ dựa trên IMS cho các thiết bị vô tuyến bằng cách liệt kê một số tính năng lõi gói tiến hóa, lõi IMS và thiết bị người dùng (UE) trên các tính năng được xác định trong IR. Mục tiêu là để người dùng có thể nhận các dịch vụ một cách nhất quán bất kể truy cập IMS thông qua miền chuyển mạch kênh (CS) hay miền chuyển mạch gói (PS).88: Đưa ra các tiêu chuẩn giữa các nhà mạng LTE khi thuê bao chuyển vùng giữa các nhà mạng.2 Kiến trúc mạng IMS IP Multimedia Networks Izi CS Network Mm Ici, Mm Mm Mm Ix TrGW IBCF Ms Mb CS Mx Ma AS BGCF I-CSCF Mb Mb CS Mk Mx ISC Mx BGCF Mw Sh Mw Mj Mg Cx Mi IM MGCF Cx HSS MGW Mn Mg S-CSCF ISC Dh Rc Mw Mb MRB Ut Dx SLF Mp Mr Cr, Mr’ MRFP P-CSCF MRFC UE IMS Iq Gm Mb AGW Mb Hình 1.2: Mô hình tham chiếu của IMS (Nguồn: 3GPP, TS 23.228 “IP Multimedia Subsystem (IMS); Stage 2”) P-CSCF (Chức năng điều khiển phiên cuộc gọi ủy quyền): P – CSCF là điểm khởi đầu cho các phiên báo hiệu tới IMS để kích hoạt VoLTE từ phía UE. P – CSCF sẽ hoạt động như một SIP proxy để chuyển tiếp các bản tin SIP giữa UE và mạng lõi IMS. Bốn chức năng cơ bản của P-CSCF là: nén SIP, kết hợp bảo mật IP (IPSec), tương tác với chức năng quyết định chính sách (PDF) và xác định các phiên khẩn cấp.

P-CSCF thực hiện các chức năng sau đây: [3] o Chuyển tiếp các yêu cầu SIP REGISTER tới các CSCF truy vấn (I- CSCF) o Chuyển tiếp các yêu cầu và đáp ứng SIP của UE tới CSCF phục vụ (S-CSCF) o Chuyển tiếp các yêu cầu và đáp ứng SIP tới UE. Luan van 6 o Phát hiện các yêu cầu thiết lập phiên. o Tạo thông tin tính cước để gửi cho nút tính cước CCF. o Bảo vệ toàn vẹn báo hiệu SIP và duy trì liên kết bảo mật giữa UE và P-CSCF sử dụng giao thức IPSec.

o Nén và giải nén các bản tin SIP từ UE. o Kiểm tra phương tiện. P-CSCF có thể kiểm tra nội dung bản tin giao thức mô tả phiên (SDP) và kiểm tra xem nó chứa các loại phương tiện hay codec. Khi SDP không phù hợp với chính sách của nhà khai thác thì P-CSCF sẽ loại bỏ yêu cầu và gửi bản tin báo lỗi SIP tới UE.

o Duy trì và bộ định phiên. o Tương tác với chức năng quyết định chính sách. I-CSCF (Chức năng điều khiển phiên cuộc gọi truy vấn): I-CSCF là điểm liên lạc trong mạng cho tất cả các kết nối dành cho người dùng của mạng đó. Khi đăng ký IMS, nó sẽ thẩm vấn HSS để xác định S-CSCF phù hợp để định tuyến yêu cầu đăng ký.

Đối với các cuộc gọi đến, nó sẽ thẩm vấn HSS để xác định S-CSCF mà người dùng đã đăng ký. [3] S-CSCF (Chức năng điều khiển phiên cuộc gọi phục vụ): S-CSCF cung cấp chức năng thiết lập phiên, chia nhỏ phiên, điều khiển phiên và chức năng định tuyến. Nó tạo các bản ghi cho mục đích tính cước cho tất cả các phiên dưới sự kiểm soát của nó. và gọi máy chủ ứng dụng dựa trên các IFC nhận được từ HSS.

S-CSCF đóng vai trò là nhà đăng ký SIP cho các VoLTE UE mà HSS và I-CSCF gán cho nó. Nó truy vấn HSS cho các cấu hình thuê bao hiện hành và xử lý các cuộc gọi liên quan đến các điểm cuối này sau khi chúng đã được đăng ký. S-CSCF thực hiện các chức năng sau đây: - Điều khiển các yêu cầu đăng ký như một register. S-CSCF nhận biết được địa chỉ IP của UE và P-CSCF nào đang được UE sử dụng như một điểm truy cập IMS.

- Nhận thực người dùng bằng cơ chế nhận thưc và đồng thuận khóa IMS (AKA) giữa UE và mạng nhà. Luan van 7 - Tải thông tin người dùng và dữ liệu liên quan đến dịch vụ từ HSS. - Định tuyến lưu lượng đầu cuối di động tới P-CSCF và định tuyến lưu lượng khởi xướng từ di động tới I-CSCF, thực thể điều khiển cổng thoát (BGCF) hay máy chủ ứng dụng. - Thực hiện chức năng điều khiển phiên, S-CSCF có thể hoạt động giống như một máy chủ đại diện.

- Tương tác với các nền tảng dịch vụ. - Phiên dịch số E.164 tới URI dùng để nhận dạng tài nguyên hợp nhất sử dụng cơ chế phiên dịch tên miền DNS. Chức này này cần thiết do việc định tuyến bản tin SIP trong IMS chỉ sử dụng các SIP URI, nghĩa là trong trường hợp một khách hàng quay một số điện thoại thay vì sử dụng SIP URI thì S-CSCF phải sử dụng các dịch vụ phiên dịch số. - Giám sát bộ định thời đăng ký và có thể đăng ký lại khi cần.

- Duy trì bộ định thời phiên. - Thực hiện kiểm tra phương tiện. S-CSCF có thể kiểm tả nội dung bản tin SDP và kiểm tra xem nó có chưa các loại phương tiện hay codec. Khi SDP không phù hợp với chính sách của nhà mạng hoặc yêu cầu dịch vụ của khách hàng thì S-CSCF sẽ loại bỏ yêu cầu và gửi đi các bản tin báo lỗi.

Telephony Application Server (Máy chủ ứng dụng thoại): TAS là một ứng dụng trên máy chủ IMS bao gồm một tập hợp tối thiểu các dịch vụ thoại multi media bắt buộc được định nghĩa theo 3GPP. [3] MRF (Chức năng quản lí tài nguyên phương tiện): MRF là một chức năng tài nguyên phương tiện chung, được sử dụng bởi máy chủ ứng dụng IMS và I / S- CSCF, để cung cấp xử lý mặt phẳng phương tiện độc lập với các loại ứng dụng, ví dụ: chuyển mã, cuộc gọi hội thảo nhiều bên, thông báo / âm báo mạng, v. dưới sự kiểm soát của máy chủ ứng dụng IMS (ví dụ: VoLTE AS) cũng như các chức năng xử lý phương tiện cơ bản cho CSCF. Các giao diện của mặt phẳng điều khiển với MRF được xác định bởi các tham chiếu 3GPP Mr, Mr, và Cr (SIP / SDP và các yêu cầu dịch vụ phương tiện được mã hóa XML) trong khi các giao diện của mặt phẳng Luan van 8 phương tiện tới MRF được xác định bởi Mb tham chiếu 3GPP cho truyền tải RTP / RTCP.

[3] IBCF/TrGW (Chức năng điều khiển kết nối liên mạng /Cổng chuyển): IBCF / TrGW chịu trách nhiệm cho mặt phẳng điều khiển / phương tiện tại điểm kết nối mạng với các PMN khác. IBCF có thể được thực thi tại bộ điều khiển biên phiên kết nối. IMS-ALG/IMS-AGW (Cổng mức ứng dụng IMS/Cổng truy cập IMS): Là một tùy chọn triển khai, IMS-ALG / IMS-AGW có thể là một chức năng độc lập hoặc có thể được đặt cùng với P-CSCF. IMS-ALG / IMS-AGW chịu trách nhiệm cho mặt phẳng điều khiển / phương tiện tại điểm truy cập vào mạng IMS.

Nó cung cấp các chức năng kiểm soát cổng & NAT cục bộ, chỉ báo và tính khả dụng của IP realm, chính sách lưu lượng truy cập, đánh dấu gói QoS, v. MGCF/IMS-MGW (Chức năng điều khiển cổng phương tiện / IMS Cổng phương tiện IMS): MGCF/IMS-MGW chịu trách nhiệm liên kết mặt phẳng điều khiển / mặt phẳng phương tiện tại điểm kết nối mạng với các mạng chuyển mạch kênh. Nó bao gồm liên kết với mạng CS dựa trên BICC / ISUP / SIP-I và có thể bao gồm chuyển mã của mặt phẳng phương tiện. BGCF (Chức năng điều khiển cổng): BGCF chịu trách nhiệm xác định nút tiếp theo để định tuyến bản tin SIP.

Xác định này dựa trên thông tin nhận được trong SIP / SDP và dữ liệu cấu hình định tuyến (có thể là dữ liệu cấu hình bên trong hoặc tra cứu ENUM / DNS). Đối với kết cuối trên tên miền CS, BGCF xác định mạng gửi ra miền CS và chọn MGCF thích hợp. Đối với kết cuối với các mạng IMS ngang hàng, BGCF chọn IBCF thích hợp để xử lý kết nối với miền IMS ngang hàng. BGCF cũng có thể cung cấp các chỉ thị cho MGCF / IBCF mà mạng kết nối hoặc mạng tiếp theo sẽ chọn.