Thạc Sĩ Nghiên cứu kỹ thuật giám sát thuê bao di động 3G

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/

iii
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
MỞ ĐẦU 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN CHUNG VÀ HẠ TẦNG THÔNG DI ĐỘNG 3G 3
1. Thông tin di động toàn cầu 3
1.1 Lịch sử phát triển thông tin di động Việt Nam 4
1.2 Dịch vụ di động 3G 5
1.2.1 Thoại kém hình ảnh(Video call) . 5
1.2.2 Điện thoại internet(Mobile Internet) 5
1.2.3 Điện thoại truyền hình (Mobile TV) . 5
2. Kiến trúc mạng lõi UMTS . 5
2.1 Họ công nghệ 3G/WCDMA 8
2.1.1. Công nghệ WCDMA( Wideband Code Division Multiple Access ) 8
2.1.2 Công nghệ HSDPA (High-Speed Downlink Packet Access) 9
2.1.3 Công nghệ HSUPA (High-Speed Uplink Packet Access) . 12
2.1.4 Công nghệ HSPA+ . 13
2.2 Mô hình mạng tiến hóa từ 2G/GSM lên 3G/ UMTS HSDPA . 16
2. 3 Cơ chế bảo mật trong 3G 17
CHƯƠNG 2. CÁC TỔ CHỨC VÀ TIÊU CHUẨN QUỐC TẾ VỀ GIÁM SÁT HỢP
PHÁP 22
2.1. ETSI và mô hình tham chiếu LI . 22
2.1.1 Viện tiêu chuẩn viễn thông Châu Âu (ETSI) 22
2.1.2 Mô hình tham chiếu giám sát hợp pháp(LI- Lawful Interception) . 22
2.2.Tiêu chuẩn giám sát mạng 3G . 23
2.2.1 ATIS/TIA và bộ tiêu chuẩn J-STD-025B 23
2.2.2 3GPP và bộ tiêu chuẩn 3GPP TS 33.106, 33.107, 22.108 . 24
2.3 Giới thiệu mô hình giám sát thuê bao mạng 3G WCDMA . 24


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/

iv
2.3.1 Mô hình hệ thống 25
2.3.2 Cơ chế hoạt động 26
2.3.3 Kỹ thuật giám sát tại điểm giám sát IAP 32
2.4. Giải pháp của một số hãng 33
Xcipio của SS8 Network 33
CHƯƠNG 3: PHÁT TRIỂN MÔ HÌNH GIÁM SÁT MẠNG 3G VÀ . 37
TRIỂN KHAI THỬ NGHIỆM . 37
3.1 Mô hình hệ thống giám sát 37
3.1.1 Điểm giám sát tại IAP (Internet Acess Provider) . 38
3.1.2 Máy chủ Trung tâm giám sát MC: . 39
3.1.2 Máy chủ hệ thống quản lý các trình khách WSS: . 39
3.1.3 Máy chủ quản trị máy khách giám sát từ xa – LI IMS Client: . 40
3.1.4 Modul nền phần mềm giám sát máy trạm – WSC: . 40
3.1.5 Máy chủ hệ thống truy nhập dữ liệu tệp – FAS: 41
3.1.6 Máy chủ quản lý truyền dữ liệu – STM: . 41
3.1.7 Máy chủ quản trị cơ sở dữ liệu giám sát – LI Database: . 42
3.1.8 Máy chủ xử lý trung tâm – IPS: . 42
3.1.9 Máy chủ chức năng tạo dữ liệu multimedia – FC: . 42
3.1.10 Máy chủ giao diện HI- FEIS: . 43
3.2 Cơ chế hoạt động hệ thống giám sát 43
3.3 Phát triển modul giám sát thoại (VoIP) trong hệ thống . 45
3.3.1 Thiết kế user case ứng dụng giám sát 45
3.3.2. Thiết kế giao diện 47
3.3.3 . Xây dựng modul chương trình giám sát . 47
3.3.4 Kiến trúc hệ thống triển khai thử nghiệm . 63
3.4 Thử nghiệm hệ thống và kết quả . 63
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 65


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/

v
TÀI LIỆU THAM KHẢO 66
PHỤ LỤC . 67
I. Hướng dẫn sử dụng phần mềm 67
II. Tích hợp cơ sở dữ liệu tham chiếu . 72


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/

vi
Danh mục ký hiệu và chữ viết tắt
Viết tắt Tiếng anh Tiếng việt
ADMF ADMinistration Function Chức năng quản trị
AF Access Function Chức năng truy cập
ASP Application Services Provider Nhà cung cấp dịch vụ ứng dụng
CDMA Code Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo mã
AP Access Provider Nhà cung cấp dịch vụ truy nhập
ASP Application services Provider Nhà cung cấp dịch vụ ứng dụng
AUC Authentication Center Trung tâm xác thực
BTS Base Transceiver Station Trạm thu phát gốc
CALEA Communication Assistance for
Law Enforcement Act
Cơ quan phụ trác các vấn đề về
truyền thông cho các lực lượng thực
thi pháp luật
CB Collection Box Bộ thu thập
CSCF Call Session Control Function Chức năng điều khiển phiên cuộc gọi
CSDF Circuit Switch Delivery Function Chức năng phân phối chuyển mạch
kênh
CDMA Code Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo mã
DF Delivery Function Chức năng phân phối
DCN Data Communication Network Mạng truyền thông dữ liệu
EIF External Interception Function Chức năng giám sát ngoại mạng
EIR Equipment Identity Register Bộ ghi nhận dạng thiết bị
ESP Enterprise Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ cho doanh
nghiệp
ETSI European_Telecommunication_St
andards_Institute
Viện Tiêu chuẩn Viễn thông châu
Âu
FCC Federal Communication
Committee
Ủy ban Truyền thông liên bang Mỹ
GSN GPRS Service Node Nút dịch vụ GPRS
GUI Graphical User Interface Giao diện đồ họa người sử dụng
HI Handover Interface Giao diện chuyển giao
IAP Intercept Access Provider Điểm truy cập giám sát


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/

vii
IF Intercepting Function Chức năng giám sát
IIF Internal Interception Function Chức năng giám sát nội mạng
IP Internet Protocol Giao thức IP
IRI Intercept-Related Information Thông tin giám sát liên quan
LI Lawful Interception Giám sát hợp pháp
ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet
MC Monitoring Trung tâm giám sát
MF Mediation Function Chức năng trung gian
MGCF Media Geteway Control Function Chức năng điều khiển cổng phương
tiện
MGW Media Gateway Cổng phương tiện
NAP Network Access Point Điểm truy cập mạng
SAS Surviellance Administration
System
Hệ thống quản lý giám sát
SIP Session Initialization Protocol Giao thức khởi tạo phiên
SS7 Common Channel Signaling
System
Hệ thống báo hiệu kênh chung số 7
TDM Time Division Multiplexing Ghép kênh phân chia theo thời gian
TDMA Time Division Multiple Access Đa truy cập phân chia theo thời gian
VoIP Voice over Internet Protocol Thoại qua IP
WCDMA Wideband Code Division Multiple
Access
Đa truy cập phân chia mã băng thông
rộng



Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/

viii
Danh mục bảng vẽ
Hình 1.1 Thời điểm ra đời các nhà cung cấp dịch vụ viễn thông . 5
Hình 2.1: Kiến trúc chung UMTS . 6
Hình 2.2: Mô hình phân tập người sử dụng 11
Hình 2.3 Mô hình thu phát MIMO 15
Hình 2.4 Mô hình tiến hóa từ 2G/GSM lên 3G/UMTS HSDPA 17
Hình 2.5 Cơ chế sát thực AKA 19
Hình 3.2 Mô hình tham chiêu LI . 23
Hình 4.1Mô hình xây dựng hệ thống giám sát mạng 3G 38
Hình 4.2: Thiết kế user case ứng dung 45
Hình 4.3: Sơ đồ khối thiết kế ứng dụng 47
Hình 4.4 Kiến trúc hệ thống triển khai thử nghiệm 63


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/

1
MỞ ĐẦU
Đề tài: “ Nghiên cứu kỹ thuật giám sát thuê bao di động 3G”
Thời gian thực hiện: từ tháng 4/2014 đến tháng 4/2015.
1. Đặt vấn đề
Tìm hiểu các kỹ thuật để giám sát hệ thống mạng thuê bao di động là một vấn
đề khoa học nhằm ứng dụng trong lĩnh vực an ninh an toàn thông tin .
Hiện nay, trên thế giới tại các quốc gia tiên tiến như Mỹ, Anh, Tây Âu, Nhật
bản, Trung Quốc, vấn đề nghiên cứu này rất được phát triển nhưng cũng chưa xây
dựng được các bộ tiêu chuẩn thống nhất cho mạng giám sát hợp pháp(LI) và các
quy chuẩn cho các nhà mạng.
Các kỹ thuật giám sát hiện nay được các hãng như Công ty Ericsson[5], Công
ty Nice[6] đưa ra với các "giải pháp đóng", đòi hỏi phải mua các phần mềm lõi,
các phần cứng nền rất khó phát triển cho các quốc gia có tiềm lực khoa học, công
nghệ chưa đủ mạnh như Việt Nam và một nước đang phát triển khác. Vì vậy, việc
nghiên cứu, tìm hiểu công nghệ giám sát thuê bao di động của nước ngoài sau đó
cải tiến, phát triển các mô hình, các modul phần mềm nhằm làm chủ và ứng dụng
vào các mạng thông tin di động tại nước ta là một yêu cầu có tính chất tự nhiên
trong nghiên cứu khoa học. Đây chính là mục tiêu của bản luận văn với đề tài
Nghiên cứu kỹ thuật giám sát thuê bao di động 3G do chúng tôi thực hiện.
2. Mục tiêu đề tài:
- Làm chủ về kỹ thuật và các modul phần mềm trong hệ thống giám sát hợp
pháp thuê bao 3G.
- Phát triển các mô hình kỹ thuật giám sát hệ thống từ một nhà cung cấp dịch
vụ và có khả năng giám sát dịch vụ qua giao thức IP: thoại VoiIP.
- Phát triển một số modul phần mềm trong bộ phần mềm của các hãng phần
mềm trên thế giới thành giao diện tiếng Việt trực quan, dễ sử dụng và phù
hợp với các mô hình nhà mạng tại Việt Nam.
- Cài đặt và tích hợp thêm phần mềm CSDL của dữ liệu thuê bao vào hệ thống
3. Nội dung nghiên cứu:
- Nghiên cứu lịch sử phát triển thông tin di động tại Việt Nam.
- Nghiên cứu hạ tầng và dịch vụ thông tin di đông 3G.
- Nghiên cứu các tổ chức, tiêu chuẩn và mô hình giám sát hợp pháp thuê bao
di động 3G trên thế giới.


Số hóa bởi Trung tâm Học liệu - ĐHTN http://www.lrc-tnu.edu.vn/

2
- Nghiên cứu kỹ thuật giám sát hợp pháp thuê bao di động 3G tại nhà cung cấp
dịch vụ đường truyền- IAP của hãng trên thế giới và phát triển mô hình
giám sát mạng di động 3G.
4. Phạm vi nghiên cứu:
- Khảo sát mô hình, thử nghiệm kỹ thuật giám sát dịch vụ VoiIP của thuê bao
3G.
- Các modul phần mềm của các hãng và hệ quản trị cơ sở dữ liệu thông dụng
nhằm phát triển và ứng dụng tại Việt Nam.
5. Các kết quả mới của luận văn
- Phát triển mô hình giám sát phù hợp với điều kiện hạ tầng mạng và công
nghệ của các nhà mạng tại Việt Nam.
- Phát triển một số modul phần mềm phù hợp với yêu cầu đặc thù sử dụng của
các đơn vị ứng dụng dựa trên phần mềm nền đã được thế giới chuẩn hóa.
- Xây dựng và tích hợp dữ liệu thuê bao vào hệ thống phù hợp với yêu cầu sử
dụng.