MỞ ĐẦU 1.1 Tầm quan trọng của đề tài Mục đích của mạng thế hệ thứ 3 là hợp nhất hai mô hình thông tin đang được triển khai rộng rãi nhất hiện nay là mạng tế bào và mạng internet. IMS là nhân tố chính trong kiến trúc mạng 3G làm cho nó có khả năng cung cấp truy cập tới tất cả các dịch vụ mà internet có thể cung cấp cho mạng tế bào. Người sử dụng có thể truy cập vào một trang web yêu thích, đọc email, xem phim hoặc tham gia một buổi hội thảo qua truyền hình ở bất cứ đâu mà chỉ bằng một cách đơn giản là sử dụng một chiếc điện thoại hỗ trợ 3G. Cùng với sự phát triển của mạng thế hệ thứ ba trong những năm gần đây internet đã phát triển với một tốc độ chóng mặt.
Lý do chính cho việc phát triển mạnh mẽ này là khả năng cung cấp các dịch vụ tiện ích mà hàng trăm người sử dụng ưa thích. Một trong những ví dụ điển hình là world wide web và email. Nhưng bên cạnh đó còn rất nhiều dịch vụ khác như instant message, presence, VoIP, VoD, hội thảo truyền hình,… Với mong muốn kết hợp các dịch vụ internet và các dịch vụ di động truyền thống để đáp ứng ngày một tốt hơn nhu cầu của khách hàng, các nhà phát triển đã không ngừng sáng tạo và đưa ra những kiến trúc mạng mới, các công nghệ mới nhằm thực hiện mục đích này. Sự ra đời của phân hệ IMS trong kiến trúc mạng 3G chính là bước phát triển quan trọng trong quá trình hợp nhất dịch vụ đó.
Việc phát triển hệ thống này không chỉ đem lại những lợi ích về mặt kinh tế cho nhà cung cấp dịch vụ mà còn đem lại nhiều tiện ích cho người sử dụng: Về phía nhà cung cấp dịch vụ: cho phép đưa ra nhanh chóng các máy chủ ứng dụng với các dịch vụ mới vào trong mạng của nhà khai thác mạng di động. Thông qua giao diện ISC (IMS Service Control interface), máy chủ ứng dụng SIP (ví dụ máy chủ ứng dụng push-to- Trang 11 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Triển khai dịch vụ IPTV dựa trên nền tảng IMS talk), SIP Enabling Services Server (ví dụ máy chủ ứng dụng presence) hay gateway có thể được kết nối vào IMS, hỗ trợ nhiều loại truy nhập khác nhau… Về phía người sử dụng: cho phép người sử dụng có thể truy nhập dễ dàng và an toàn vào mạng đa phương tiện, chất lượng dịch vụ được nâng cao, có cơ hội sử dụng nhiều các dịch vụ tiện ích mới… Một điểm nữa khá quan trọng là khi khoa học và công nghệ ngày càng phát triển, sự hội nhập giữa các nước ngày càng cao, các dịch vụ hoàn toàn sẵn có đối với người dùng thì nhà cung cấp dịch vụ nào thỏa mãn được người dùng về sự đa dạng trong dịch vụ cung cấp, sự tiện dụng cũng như chi phí thấp nhất sẽ chiếm được lợi thế trong cạnh tranh thị trường và do đó sẽ kiếm được nhiều lợi nhuận. Khả năng cung cấp các dịch vụ với những tính năng như thế là hoàn toàn có thể đối với IMS. IPTV là một trong những dịch vụ mà IMS có thể cung cấp tới người dùng.
Ý tưởng của dịch vụ này cũng không ngoài mục đích đem lại sự tiện lợi cho người dùng: Với IPTV, mọi người có thể xem nội dung yêu thích (như phim, chương trình giải trí, thời sự,…) ở bất kỳ thời điểm nào, không bị lệ thuộc vào giờ phát sóng của Đài truyền hình, xem phim theo yêu cầu với chất lượng cao. Khi xem phim IPTV có tính năng như: tạm dừng, xem đi xem lại nhiều lần. Trên tivi, khách hàng còn sử dụng được các dịch vụ: nhắn tin, gọi điện thoại, games, mua hàng, giao dịch chứng khoán, giao dịch ngân hàng, giao lưu trực tuyến. Trong đề tài này, em tập trung nghiên cứu “triển khai dịch vụ IPTV dựa trên nền tảng IP Multimedia Subsystem (IMS)”.
Dịch vụ này mặc dù chỉ là một phần rất nhỏ trong các dịch vụ hấp dẫn mà IMS mang lại, tuy nhiên nó cũng là một minh chứng rất điển hình cho tiện ích về phát triển dịch vụ tương lai mà IMS có thể đem lại. Trang 12 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Triển khai dịch vụ IPTV dựa trên nền tảng IMS 1.2 Nội dung nghiên cứu Với mực đích nghiên cứu và phát triển ứng dụng theo kiến trúc IMS nên trong đề tài này em sẽ tập trung tìm hiểu tổng quan về IMS, máy chủ ứng dụng và về dịch vụ IPTV: Tổng quan về IMS: tìm hiểu về kiến trúc IMS, các thành phần, chức năng của từng thành phần, kiến trúc triển khai và một số các khái niệm quan trọng sử dụng trong IMS. Máy chủ ứng dụng (Application Server): giới thiệu về máy chủ ứng dụng trong kiến trúc IMS, chức năng và các chế độ hoạt động, giao diện từ máy chủ ứng dụng SIP tới các thành phần khác trong mạng lõi IMS. Nguyên lý thực hiện dịch vụ IPTV: mô tả chức năng dịch vụ, thủ tục thực hiện dịch vụ, điều khiển lỗi, thủ tục kiểm tra trạng thái người dùng.
Triển khai dịch vụ: các bước sử dụng dịch vụ đối với người dùng cuối. Trang 13 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Triển khai dịch vụ IPTV dựa trên nền tảng IMS 2 CHƯƠNG II : CÁC NGUYÊN LÝ CHUNG TRONG KIẾN TRÚC IMS 2.1 Các yêu cầu đối với IMS IMS hướng đến: Kết hợp các xu thế mới nhất trong công nghệ. Tạo ra mô hình di động Internet. Tạo ra nền tảng phổ biến để phát triển các dịch vụ đa phương tiện khác nhau.
Tạo ra cơ chế nâng cao lợi nhuận vì cách sử dụng của mạng chuyển mạch gói di động.1 Phiên đa phương tiện IP IMS có thể đưa ra một dải rộng các dịch vụ. Mặc dù vậy, có một dịch vụ đặc biệt quan trọng với người dùng: đó là thông tin liên lạc audio và video. Yêu cầu này nhấn mạnh đến sự cần thiết hỗ trợ dịch vụ chính được tạo ra bởi IMS: các phiên multimedia qua mạng chuyển mạch gói. Multimedia có liên quan đến sự tồn tại đồng thời của một vài loại media, trong trường hợp này là audio và video.
Giao tiếp multimedia được chuẩn hóa trong tài liệu 3GPP trước đây, nhưng những giao tiếp multimedia này diễn ra trên mạng chuyển mạch kênh hơn là trên mạng chuyển mạch gói.2 Chất lượng dịch vụ QoS Chất lượng dịch vụ (QoS – Quality of Service) là yêu cầu chủ yếu trong IMS. QoS cho một phiên liên quan được xác định bởi một số nhân tố, như băng thông cực đại có thể cấp cho người dùng dựa trên thuê bao của người Trang 14 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Triển khai dịch vụ IPTV dựa trên nền tảng IMS dùng hoặc trạng thái hiện tại của mạng. IMS cho phép nhà khai thác mạng điều khiển QoS mà người dùng đưa ra, do đó các nhà khai thác mạng có thể phân biệt các nhóm khách hàng khác nhau.3 Internetworking Hỗ trợ cho tương tác với Internet là một yêu cầu rõ ràng với IMS, Internet đưa ra hàng triệu đích đến tiềm năng cho các phiên multimedia được khởi tạo trong IMS. Khi tương tác với Internet, số lượng đích đến tiềm năng cho các phiên đa phương tiện được mở rộng một cách đột ngột.
IMS cũng được yêu cầu có thể làm việc được với mạng chuyển mạch kênh, như mạng PSTN (Public Switched Telephone Network), hay các mạng tế bào đang tồn tại. Đầu cuối IMS có thể kết nối được đến cả mạng chuyện mạch kênh và mạng chuyển mạch gói. Vì thế, khi người dùng muốn gọi đến điện thoại trong mạng PSTN hay mạng tế bào, đầu cuối IMS sẽ chọn sử dụng vùng chuyển mạch kênh. Vì vậy, mặc dù tương tác với mạng chuyển mạch kênh không được yêu cầu một cách nghiêm ngặt, thì hầu hết các đầu cuối IMS sẽ hỗ trợ vùng chuyển mạch kênh.
Yêu cầu hỗ trợ tương tác với mạng chuyển mạch kênh có thể được coi như là một yêu cầu dài hạn. Yêu cầu này sẽ được triển khai khi ta xây dựng đầu cuối IMS chỉ hỗ trợ chuyển mạch gói.4 Chuyển vùng (Roaming) Chuyển vùng (roaming) là yêu cầu chung kể từ khi phát minh ra mạng tế bào thứ hai. Người dùng có thể chuyển vùng sang các mạng khác, ví dụ như khi chuyển sang một quốc gia khác. Hiển nhiên là IMS sẽ kế thừa yêu cầu này, do đó nó có thể cho phép người dùng chuyển vùng sang các quốc gia khác nhau.
Trang 15 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Triển khai dịch vụ IPTV dựa trên nền tảng IMS 2.5 Điều khiển dịch vụ Các nhà khai thác mạng muốn áp dụng những chính sách trong việc phân phát dịch vụ đến người dùng. Chúng ta có thể chia những chính sách đó làm hai loại. Các chính sách chung có thể áp dụng được cho tất cả người dùng trong mạng. Các chính sách cá nhân có thể áp dụng cho một người dùng nhất định.
Loại chính sách đầu tiên bao gồm một tập hợp các giới hạn được áp dụng cho tất cả người dùng trong mạng. Ví dụ, nhà vận hành mạng có thể muốn giới hạn việc sử dụng audio codec băng rộng, như G.711), trong mạng của họ. Thay vì như thế, họ có thể đưa ra các codec băng thông thấp hơn như AMR (Adaptive Multi Rate). Loại chính sách thứ hai bao gồm một tập các chính sách được đáp ứng cho mỗi người dùng.
Ví dụ, một người dùng có thể có vài thuê bao để sử dụng các dịch vụ IMS không bao gồm video. Đầu cuối IMS sẽ hầu hết là có khả năng hỗ trợ video, nhưng trong trường hợp nỗ lực khởi tạo một phiên multimedia mà có cả video, thì nhà vận hành mạng sẽ ngăn không cho phiên đó được khởi tạo.6 Phát triển dịch vụ Yêu cầu về tạo ra dịch vụ có ảnh hưởng mạnh trong thiết kế kiến trúc IMS. Yêu cầu này nói rõ các dịch vụ IMS không cần thiết phải được chuẩn hóa. Yêu cầu này biểu diễn một dấu mốc trong thiết kế cellualar bởi vì trong quá khứ, mọi dịch vụ đơn đều được chuẩn hóa hoặc là có sự triển khai phù hợp.
Thậm chí các dịch vụ được chuẩn hóa thì không có gì đảm bảo rằng các dịch vụ sẽ làm việc khi chuyển sang một mạng khác. Trang 16 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Triển khai dịch vụ IPTV dựa trên nền tảng IMS IMS hướng đến làm giảm thời gian cần thiết khi đưa ra một dịch vụ mới. Trong quá khứ, việc chuẩn hóa dịch vụ và kiểm tra vận hành gây ra sự chậm trễ lớn, và IMS ra đời sẽ làm giảm việc chậm trễ đó.7 Đa truy nhập Yêu cầu đa truy nhập ở đây nói đến các phương tiện truy nhập khác hơn GPRS.