IMA (IMS Multi-Access) là một giải pháp được chuẩn hoá trước cho các dịch vụ chuyên IMS (IMS centralized services - ICS) hỗ trợ kết nối đến một mạng IMS riêng, của các máy đầu cuối và mạng truy nhập khác nhau mà không thể truyền tải SIP và RTP. Nói một cách khác, nó cho phép nhà khai thác cung cấp các dịch vụ thống nhất cho các máy đầu cuối không hỗ trợ IMS. Cụ thể, IMA đáp ứng được hàng tỷ máy đầu cuối GSM và ISDN đang hoạt động. IMA về mặt kiến trúc cũng tương tự VCC dựa trên IMS (IMS-based Voice Call Continuity – VCC) (được đề cập dưới đây).
Đa truy nhập IMA
IMA cho phép truy nhập vào mạng lõi và các dịch vụ IMS. Nó sắp xếp kiểm soát các cuộc gọi IMS hay các phiên từ SIP-AS (Server ứng dụng) với các đầu cuối và mạng truy nhập được kết nối đến mạng.
IMA sẵn sàng cho điện thoại đa phương tiện (IMT). người sử dụng (NSD) IMT có thể thiết lập các cuộc gọi đi và nhận các cuộc gọi trên máy GSM, UMTS hay ISDN. Các cuộc gọi đến hoặc đi từ một thuê bao IMS – ví dụ một thuê bao IMT sử dụng điện thoại GSM được định tuyến qua IMS, nơi NSD nhận các dịch vụ. Điều này được hiểu như là chồng lấn (overlay). Trong mạng IMS, các cuộc gọi này có thể khởi động các dịch vụ dựa trên IMS.
Hình 1. Mạng IMS với các công nghệ đa truy nhập. Cũng có thể truy cập IMS
qua một mạng chuyển mạch kênh
Một nhóm NSD IMT – có thể có điện thoại SIP (WLAN hay cố định) và điện thoại GSM. Hơn nữa, bất cứ thuê bao nào có thể có một điện thoại SIP hữu tuyến và điện thoại GSM, theo đó các cuộc gọi được định tuyến tới cả hai điện thoại đồng thời hoặc theo chuỗi.
Đăng ký
Một khái niệm cơ bản trong IMS là đăng ký (registration). Đối với các thuê bao để yêu cầu các dịch vụ cho một phiên liên lạc IMS, họ phải đăng ký trong một S-CSCF (chức năng kiểm soát phiên đáp ứng cuộc gọi). Do vậy, việc đăng ký là điều kiện tiên quyết để cung cấp các cuộc gọi đến máy thuê bao (địa chỉ liên lạc được đăng ký trong S-CSCF). Thường thì điện thoại SIP tự động đăng ký IMS, nhưng điện thoại GSM thì không. Do đó, việc chồng cuộc gọi GSM sang IMS không thể cung cấp các dịch vụ IMS cho một điện thoại GSM theo cùng cách như các dịch vụ IMS được cung cấp cho các máy hỗ trợ IMS. Chức năng đăng ký, có thể được thực hiện như một thực thể độc lập hay được tích hợp vào một node lõi IMS hay node dịch vụ IMS (Hình 2), hỗ trợ cả hai phương thức hoạt động:
- Đăng ký NSD dựa trên một danh sách cung cấp. Trong trường hợp này, đăng ký IMS là độc lập của trạng thái thực của máy GSM (đi kèm hoặc không đi kèm)
- Nó cũng đồng bộ việc đăng ký IMS của điện thoại GSM với trạng thái có GSM. Đăng ký IMS của điện thoại GSM diễn ra độc lập khi điện thoại GSM được gắn kèm qua GSM.
Ở cả hai phương thức hoạt động, đối với bất kỳ thuê bao cụ thể nào thì việc đăng ký của một điện thoại GSM trong IMS là độc lập với việc đăng ký của điện thoại SIP trong IMS.
Hình 2. Đăng ký IMS cho truy nhập không IMS
Thiết lập cuộc gọi
Một chức năng bổ sung cần thiết để yêu cầu các dịch vụ IMS, đặc biệt để định tuyến (chồng) cuộc gọi GSM, đã được một thuê bao IMA thiết lập. Một lựa chọn được gọi là đường dây nóng (hotlining) quy định sử dụng một cấu hình dựa trên switch (nhà cung cấp) để định tuyến cuộc gọi đến IMS (trong khi duy trì dữ liệu liên quan cuộc gọi trong báo hiệu cuộc gọi). Các dịch vụ sau đó được yêu cầu trong IMS, cuộc gọi được định tuyến đến đích. Một cách tương tự, một người có thể định tuyến đến mạng IMS để thực hiện cuộc gọi được thiết kế cho thuê bao IMA. Cuộc gọi sau đó có thể được định tuyến đến điện thoại GSM của thuê bao IMA, điện thoại SIP hay cả hai (thông báo song song).
Một lựa chọn khác là sử dụng dịch vụ CAMEL (các ứng dụng riêng cho khách hàng là logic của mạng di động mới) để chồng cuộc gọi từ GSM sang IMS (Hình 3). Chồng lấn IMS dựa trên CAMEL cho phép kiểm soát dịch vụ CAMEL (sử dụng phần ứng dụng CAMEL, CAP) qua việc thiết lập cuộc gọi trong mạng GSM.
Hình 3. Thả neo cuộc gọi trong mạng IMS (cho cuộc gọi truy nhập GSM)
Dịch vụ CAMEL định tuyến cuộc gọi đến mạng IMS và thả kiểm soát cuộc gọi cho dịch vụ (lần này, sử dụng giao thức IMS thay cho CAP). Sau đó, trong mạng IMS, dịch vụ thiết lập cuộc gọi tới đích được xác định trước. Cách này cuộc gọi ra ngoài vẫn phải phụ thuộc các dịch vụ IMS, như Centrex.
Một ưu điểm của việc sử dụng dịch vụ CAMEL để chồng định tuyến đến IMS là có thể được sử dụng trong một cách chuẩn hoá trên toàn đường biên mạng, ví dụ, khi thuê bao IMA đang chuyển vùng ngoài mạng GSM nhà.
Bên cạnh đó, định tuyến chồng dựa trên CAMEL có thể được phân đoạn với tương quan (correlation) trong mạng IMS, cho phép IMA được nâng cấp thành VCC. Tương quan này thường được biết đến như là thả neo (anchoring). Các cuộc gọi GSM được thả neo trong mạng IMS cho VCC và các dịch vụ kết hợp (CSI, được đề cập dưới đây).
Các dịch vụ bổ sung
Các thuê bao IMA có các dịch vụ gia tăng giá trị trên mạng IMS. Đối với các thuê bao IMS, khi quan tâm đến Centrex, thì các dịch vụ chuyển tiếp và chặn cuộc gọi không cần bao gồm như các dịch vụ bổ sung GSM. Các dịch vụ bổ sung khác của GSM như giữ cuộc gọi hay chuyển cuộc gọi (thường được biết đến nhưng các dịch vụ trung gian cuộc gọi), nên vẫn được thực hiện trong mạng GSM, nhờ có giao diện người máy được hỗ trợ rộng rãi, được định nghĩa, chuẩn hoá cho các dịch vụ này trên các máy GSM. Các thuê bao IMA cần có những dịch vụ bổ sung được cung cấp trên cả hai mạng GSM và IMS. Do đó họ có thể sử dụng những dịch vụ này mà không cần quan tâm phương thức truy nhập được sử dụng cho cuộc gọi.
Để thực hiện các cuộc gọi trung gian trên IMS, một thuê bao IMA có thể như là một giải pháp trung gian, sử dụng bộ thu đa tần (dual-tone multi frequency - DTMF) để báo hiệu dịch vụ IMS là giữ hay chuyển tiếp cuộc gọi là cần thiết. Tuy nhiên, điều này có thể tác động đến trải nghiệm NSD bên trong. Mục các dịch vụ tập trung IMS trong Rel-8 của 3GPP đang tiêu chuẩn hoá nhiều khả năng của IMA cũng như bổ sung nhiều chức năng mới. ICS được tiêu chuẩn hoá theo hai khía cạnh tập trung thiết bị và tập trung mạng, giải quyết vấn đề các dịch vụ bổ sung cuộc gọi trung gian. Về cơ bản, các phương thức được tiêu chuẩn hoá để có thể tập trung các dịch vụ trung gian trong IMS, các cải tiến trọng tâm IMS đã được triển khai. Trong một giải pháp mạng tập trung một MSC đã được cải tiến cho ICS chuyển đổi báo hiệu được sử dụng cho yêu cầu và triển khai các dịch vụ bổ sung giữa báo hiệu truy nhập GSM (phần ứng dụng chuyển trực tiếp, DTAP) và SIP. Tốt hơn, thiết bị sẽ hỗ trợ Ut cho quản trị NSD các dịch vụ bổ sung (Điểm tham chiếu Ut được định nghĩa là giữa một máy IMS và hệ thống quản lý dịch vụ NSD trong lớp dịch vụ IMS). Mặt khác nhà khai thác có thể hỗ trợ quản trị NSD qua các phương thức phù hợp từ thiết bị, ví dụ sử dụng một trang web.
Nếu thiết bị không hỗ trợ bất cứ phương thức nào trong số này, một MSC đã được nâng cấp cho ICS có thể được gọi để biên dịch giữa DTAP và Ut (đối với việc cho phép NSD các dịch vụ bổ sung). Theo cách này tất cả các dịch vụ bổ sung có thể được thực hiện trong IMS và được quản lý từ GSM và IMS.
Việc triển khai các dịch vụ bổ sung trên IMS tương tự như việc triển khai các dịch vụ giá trị gia tăng trên IMS. Điều này đặc biệt liên quan đối với các thuê bao IMT có điện thoại GSM và SIP. Bằng cách tập trung triển khai dịch vụ trên IMS, nhà cung cấp có thể đảm bảo sự thống nhất dịch vụ trong nhiều thiết bị và các mạng truy nhập.
Sự phát triển
Mặc dù IMA đã được thiết kế để hỗ trợ bất cứ loại máy GSM nào, nhưng có thể hưởng lợi từ chức năng bổ sung trên một điện thoại di động. Dưới đây trình bày những phát triển gần đây trong chức năng máy GSM/UMTS: máy cầm tay hai chế độ, VCC và các dịch vụ kết hợp. Định tuyến chồng lấn tới IMS là cần thiết cho mỗi tính năng trong số những tính năng này. Sự hỗ trợ mạng cần thiết cho những đặc điểm này sẽ được hiện thực hoá bằng cách phát triển kiến trúc IMA.
Máy cầm tay hai chế độ
Loại máy này hỗ trợ GSM và WLAN, có thể thiết lập các cuộc gọi nhờ GSM và WLAN. Trong trường hợp SIP qua WLAN, giao diện người máy sẽ ẩn khả năng truy nhập vô tuyến kép của NSD. Điện thoại này có thể được cấu hình để ưu tiên các mạng truy nhập WLAN để thiết lập các cuộc gọi. Tương tự, mạng lõi IMS có thể được cấu hình để ưu tiên các mạng truy nhập WLAN để cung cấp các cuộc gọi cho máy hai chế độ.
Để đảm bảo trải nghiệm NSD thống nhất, không cần biết các cuộc gọi được thiết lập qua GSM hay SIP qua WLAN khi thực hiện cuộc gọi trên IMS. Các cuộc gọi đến hoặc đi từ phần vô tuyến của GSM trên điện thoại sẽ chồng lên IMS sử dụng IMA.
Điều này có thể được thực hiện bằng các cách lựa chọn miền dịch vụ (service domain selection - SDS) được 3GPP quy định. SDS sử dụng một dịch vụ CAMEL để chèn chồng lấn định tuyến đến IMS. Theo một quy định gần đây của 3GPP, SDS là một dịch vụ tĩnh. Do đó, SDS định tuyến tất cả các cuộc gọi đến và đi từ máy hai chế độ đến IMS. Tuy nhiên, một nhà khai thác có thể mở rộng SDS – ví dụ với một chính sách riêng cho phép các cuộc gọi nhất định có thể được chồng lấn đến IMS. Khi NSD có máy điện thoại hai chế độ đang chuyển vùng ở nước ngoài ví dụ chính sách của nhà khai thác có thể yêu cầu các cuộc gọi từ thuê bao hai chế độ để duy trì trong mạng GSM (để tránh chi phí kết nối lưu lượng quốc tế đến mạng IMS ở quốc gia thường trú của NSD).
Chọn lựa miền truy nhập (ADS) là một kỹ thuật để chọn lựa truy nhập mà một cuộc gọi sẽ được định tuyến, được sử dụng cho việc cung cấp các cuộc gọi đến các thuê bao có máy hai chế độ. ADS nằm trong một server ứng dụng trong mạng IMS. Để yêu cầu ADS kết cuối các cuộc gọi cho các thuê bao với các máy cầm tay hai chế độ phải được định tuyến tới IMS.
ADS áp dụng sự thông minh hơn nữa để quyết định các mạng truy nhập nào có thể được sử dụng cho một cuộc gọi. Nó cũng theo dõi các truy nhập mạng hiện nay, các khả năng đầu cuối và mạng truy nhập hiện đang sử dụng. Đối với từng cuộc gọi kết cuối, ADS có thể quyết định, ad hoc, các mạng truy nhập mà sẵn sàng cho các thuê bao. Ví dụ nếu một cuộc gọi đa phương tiện được thiết lập ADS có thể quyết định là cuộc gọi có thể được thực hiện qua truy nhập WLAN nhưng không qua GSM.
VCC
Nếu các điều kiện vô tuyến làm xấu đi cuộc gọi IMS qua WLAN, máy cầm tay có thể khởi động một chuyển tiếp đến truy nhập GSM. Không giống như UMA, thủ tục của tính liên tục của cuộc gọi thoại VCC khi chuyển từ WLAN sang GSM yêu cầu một sự thay đổi truy nhập vô tuyến và những thay đổi báo hiệu từ SIP + RTP đến DTAP/ISUP + AMR/TDM.
VCC trước đây được coi là phương thức tiến hành việc triển khai IMS với các mạng truy nhập hỗ trợ VoIP chẳng hạn như WLAN. Điều này có nghĩa là nhân viên có thể sử dụng WLAN cho truy nhập di động đến dịch vụ công hay Centrex của công ty (tổng đài di động). Khi rời văn phòng, máy cầm tay khởi động một chuyển đổi tới truy nhập GSM hoặc UMTS mà không làm mất dịch vụ (Hình 4). VCC bao gồm chức năng chuyển miền.
Đặc biệt, các cuộc gọi đến hay đi từ máy VCC sẽ được thả neo (anchored) trong IMS – đó là các chức năng dịch vụ chuyển đổi miền như là điểm thả neo cho cuộc gọi. Khi miền truy nhập được chuyển, một chân truy nhập mới được nối tới cùng điểm thả neo do đó phần còn lại của cuộc gọi trong mạng IMS không bị ảnh hưởng. VCC được triển khai như là một dịch vụ trong IMS.
Việc lựa chọn miền và các chức năng định tuyến chồng lấn của VCC là rõ ràng đối với thuê bao IMA, theo đó IMA có thể được nâng cấp thành VCC.
Hình 4. Chuyển tiếp miền truy nhập nhờ điện thoại VCC (GSM –> WLAN)
Các cuộc gọi đến và đi từ thuê bao qua GSM được thả neo trong IMS để hỗ trợ chuyển tiếp tiếp theo đến IMS qua WLAN. Do vậy đối với IMS để quản lý và yêu cầu các dịch vụ cho các cuộc gọi đến hay đi từ một thuê bao, các thuê bao phải được đăng ký trong IMS. Đăng ký IMS được áp dụng bởi IMA có thể được áp dụng cho VCC. Lưu ý là việc kết hợp các dịch vụ chuyên IMS với tính liên tục dịch vụ dựa vào IMS đã được tiêu chuẩn hoá là tính liên tục phiên đa phương tiện (multimedia session continuity (MMSC) trong Rel-8 của 3GPP.
Các dịch vụ kết hợp
Các dịch vụ kết hợp cho IMS (CSI, 3GPP Rel-7) là các cuộc gọi thoại chuyển mạch kênh (CS) được tăng lên với các thành phần đa phương tiện dựa vào IMS sử dụng công nghệ truyền tải chuyển mạch gói (PS). Một ví dụ của dịch vụ kết hợp là chia sẻ video (Video Share), được Hiệp hội GSM quy định, cho phép định luồng video giữa các bên tham gia của một cuộc gọi thoại. Trong bối cảnh này, IMS là một sự bổ sung (không phải là thay thế) cho cuộc gọi thoại chuyển mạch kênh. Để vận hành, các máy cầm tay phải hỗ trợ truy nhập chuyển mạch gói và kênh đồng thời. Đây là khả năng chuẩn của điện thoại UMTS. Để làm việc với các máy 2G, điện thoại và mạng truy nhập vô tuyến phải có khả năng truyền tải kép (dualtransfer mode - DTM).
Thiết lập cuộc gọi giữa một NSD IMS và một NSD CSI yêu cầu một chức năng tương tác đặc biệt. Đối với NSD CSI, sẽ có một cuộc gọi thoại chuyển mạch kênh và một phiên đa phương tiện IMS. Ứng dụng CSI trên máy đầu cuối tương quan với các phiên chuyển mạch gói và kênh, có nghĩa là hai trên một cuộc gọi kết hợp. Đối với NSD IMS, thoại và video là hai thành phần truyền thông khác nhau (hai luồng RTP) trong một phiên SIP.
Các cuộc gọi CSI và IMS được kết nối bằng một dịch vụ IMS nằm ở đường biên giữa mạng truy nhập và mạng lõi của thuê bao CSI. Dịch vụ IMS chia các luồng thoại và dữ liệu IMS từ phiên đa phương tiện IMS và cung cấp chúng đến máy đầu cuối CSI qua các kênh truy nhập riêng (Hình 6): thành phần thoại là:
- Được cung cấp qua truy nhập chuyển mạch kênh GSM; và
- Thành phần đa phương tiện được cung cấp qua kết nối dữ liệu GPRS.
Dịch vụ liên kết CSI nằm ở đường biên của mạng lõi IMS có nhiệm vụ thích ứng thông tin và báo hiệu giữa mạng lõi IMS và các mạng truy nhập không IMS. Như đã mô tả trên đây, việc thích nghi này cần thả neo trong mạng IMS. Khía cạnh này của liên kết CSI bổ sung cho chiến lược kết hợp liên kết CSI với IMA và VCC. Việc kết hợp IMA, VCC và CSI có thể từ chức năng thích ứng truy nhập đa khả năng. Các dịch vụ khác trên mạng IMS ngoài dịch vụ kết nối CSI không nên bị ảnh hưởng bởi hành động chia phương tiện do dịch vụ liên kết CSI thực hiện.
Kết luận
IMA hỗ trợ truy nhập không IMS (ví dụ, truy nhập GSM) mang lõi và các dịch vụ IMS. Nó là bước đi đầu tiên hướng tới IP/IMS toàn diện, cho phép các nhà khai thác cung cấp các dịch vụ như Centrex cho các thiết bị hữu tuyến (ví dụ, điện thoại SIP trong văn phòng) cũng như các thiết bị không dây (ví dụ điện thoại GSM) mà không cần phải có máy mới. IMA mang đến nhà khai thác cách thức cung cấp các dịch vụ IMS cho các máy điện thoại không hỗ trợ IMS.
Tài liệu tham khảo
[1]. Rogier Noldus, Ralf Keller and Bo Åström, Multi-access for the IMS network, Ericsson Review 2/2008
[2]. Travis Russell, IMS: Session Control and Other Network Operations, 2008 by The McGraw-Hill Companies.
