Bài giảng mạng NGN - Chương 3

Chia sẻ: Nguyễn Nhi | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:39

Thêm vào BST

Báo xấu

269
lượt xem 120
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

CHUYỂN MẠCH MỀM SOFTSWITCHING I. GIỚI THIỆU CHUNG Ta đã được tìm hiểu về tổng thể cũng như cấu trúc của mạng NGN. Và thành phần cốt lõi trong mạng NGN, thành phần có khả năng liên kết các loại thông tin trên cùng một cơ sở hạ tầng mạng duy nhất, đó chính là MGC (Media Gateway Controller). MGC có thể thực hiện được điều này nhờ sử dụng phần mềm điều khiển “thế hệ mới” ch- chuyển mạch mềm (Softswitch). Trong chương này ta sẽ đi tìm hiểu về chuyển mạch mềm. ...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng mạng NGN - Chương 3

BAØI GIAÛNG NGN Chöông 3: Chuyeån maïch meàm CHÖÔNG 3: CHUYEÅN MAÏCH MEÀM SOFTSWITCHING ---- ---- I. GIÔÙI THIEÄU CHUNG Ta ñaõ ñöôïc tìm hieåu veà toång theå cuõng nhö caáu truùc cuûa maïng NGN. Vaø thaønh phaàn coát loõi trong maïng NGN, thaønh phaàn coù khaû naêng lieân keát caùc loaïi thoâng tin treân cuøng moät cô sôû haï taàng maïng duy nhaát, ñoù chính laø MGC (Media Gateway Controller). MGC coù theå thöïc hieän ñöôïc ñieàu naøy nhôø söû duïng phaàn meàm ñieàu khieån “theá heä môùi” - chuyeån maïch meàm (Softswitch). Trong chöông naøy ta seõ ñi tìm hieåu veà chuyeån maïch meàm. Do thoaïi laø moät trong nhöõng dòch vuï cô baûn cuûa baát kyø maïng vieãn thoâng naøo neân phaàn lôùn noäi dung cuûa chöông naøy ñeà caäp ñeán khía caïnh thoaïi cuûa maïng theá heä sau. Vaø tröôùc heát, hoaït ñoäng cuûa maïng cung caáp dòch vuï thoaïi hieän nay seõ ñöôïc xeùt ñeán. 1. Hoaït ñoäng cuûa PSTN Trong maïng PSTN (Public Switched Telephone Network), coâng ngheä chuyeån maïch keânh ñöôïc söû duïng ñeå coù theå truyeàn thoâng tin töø ñaàu cuoái ñeán ñaàu cuoái. Ñoái vôùi chuyeån maïch keânh, ta söû duïng kyõ thuaät gheùp keânh phaân thôøi gian TDM (Time Division Multiplex). Quaù trình chuyeån maïch thoaïi trong PSTN chính laø söï chuyeån maïch caùc khe thôøi gian (timeslot). Coù 2 daïng chuyeån maïch khe thôøi gian ñoù laø chuyeån maïch thôøi gian (T) vaø chuyeån maïch khoâng gian (S). Moãi daïng chuyeån maïch ñeàu coù nhöõng öu vaø nhöôïc ñieåm rieâng. Trong thöïc teá, 2 daïng naøy ñöôïc keát hôïp ñeå taïo ra chuyeån maïch nhieàu taàng. Hoã trôï hoaït ñoäng trong maïng cung caáp dòch vuï thoaïi laø baùo hieäu R2 vaø baùo hieäu soá 7. Hieän nay, haàu heát treân maïng PSTN cuûa caû nöôùc ñeàu söû duïng baùo hieäu soá 7 (SS7). SS7 laø baùo hieäu söû duïng 1 keânh rieâng ñeå - 59 -
BAØI GIAÛNG NGN Chöông 3: Chuyeån maïch meàm truyeàn thoâng tin baùo hieäu cho moïi cuoäc goïi, thöôøng laø khe thôøi gian 16 ñoái vôùi khung 24 khe thôøi gian (chuaån Chaâu AÂu). Thoâng thöôøng baùo hieäu soá 7 ñöôïc tích hôïp saün trong caùc toång ñaøi treân maïng. Do ñoù caùc toång ñaøi chuyeån maïch coøn ñoùng vai troø laø caùc ñieåm baùo hieäu STP (Signaling Transfer Point) trong maïng SS7. Ñeà nghò caùc baïn SV tìm hieåu laïi veà chuyeån maïch thôøi gian, chuyeån maïch khoâng gian, chuyeån maïch ña taàng cuõng nhö baùo hieäu soá 7 ñeå naém roõ kyõ thuaät chuyeån maïch keânh cuõng nhö quaù trình baùo hieäu cuoäc goïi khi söû duïng chuyeån maïch keânh. Hình sau minh hoïa hoaït ñoäng cuûa PSTN cuøng vôùi baùo hieäu soá 7: SCP Maïng SS7 Chuyeån maïch lôùp 4 Baùo Trung keá hieäu Chuyeån Chuyeån maïch maïch lôùp 5 lôùp 5 Thoaïi Telephone Telephone Hình 3.1: Hoaït ñoäng cuûa maïng PSTN SCP: Service Control Point Ghi chuù: chuyeån maïch lôùp 5 chính laø chuyeån maïch ôû toång ñaøi noäi haït, chuyeån maïch lôùp 4 chính laø chuyeån maïch ôû toång ñaøi toll/tandem. Tröôùc khi quaù trình truyeàn thoaïi thöïc söï xaûy ra, quaù trình baùo hieäu seõ dieãn ra tröôùc. Khi coù 1 thueâ bao nhaác maùy, quaù trình baùo hieäu seõ baét - 60 -
BAØI GIAÛNG NGN Chöông 3: Chuyeån maïch meàm ñaàu dieãn ra treân 1 keânh aán ñònh tröôùc. Cho ñeán khi thueâ bao bò goïi nhaác maùy thì quaù trình thieát laäp cuoäc goïi seõ keát thuùc, keânh thoaïi seõ ñöôïc thieát laäp (thoâng qua caùc khe thôøi gian coøn roãi, tröø khe 0 vaø khe 16) vaø quaù trình ñaøm thoaïi baét ñaàu. Khi coù moät beân gaùc maùy, quaù trình baùo hieäu keát thuùc cuoäc goïi baét ñaàu vaø keânh thoaïi cuõng nhö quaù trình baùo hieäu daønh cho cuoäc goïi naøy chæ thaät söï ñöôïc giaûi phoùng khi beân coøn laïi gaùc maùy. Treân ñaây chæ moâ taû khaùi quaùt hoaït ñoäng cuûa PSTN ñoái vôùi 1 cuoäc goïi thoâng thöôøng. Caùc böôùc thöïc hieän moät cuoäc goïi seõ ñöôïc xeùt chi tieát hôn trong nhöõng phaàn sau. 2. Nhöôïc ñieåm cuûa chuyeån maïch keânh Trong quaù trình hoaït ñoäng, chuyeån maïch keânh ñaõ boäc loä nhöõng yeáu ñieåm cuûa mình. Sau ñaây laø nhöõng nhöôïc ñieåm chính cuûa chuyeån maïch keânh: - Giaù thaønh chuyeån maïch cuûa toång ñaøi noäi haït: Vieäc ñaàu tö moät toång ñaøi noäi haït lôùn vôùi chi phí cao cho vuøng coù vaøi ngaøn thueâ bao laø khoâng kinh teá do ñoù caùc toång ñaøi thöôøng ñöôïc laép ñaët cho vuøng coù soá löôïng thueâ bao lôùn. Ngoaøi ra nhaø cung caáp dòch vuï coøn phaûi xem xeùt ñeán chi phí truyeàn daãn vaø chi phí treân moät ñöôøng daây thueâ bao vaø vieäc laép ñaët toång ñaøi taïi nôi ñoù coù kinh teá, ñem laïi lôïi nhuaän hay khoâng. - Dòch vuï khoâng ña daïng, khoâng coù söï phaân bieät dòch vuï cho caùc khaùch haøng khaùc nhau: Ñoù laø do caùc toång ñaøi chuyeån maïch truyeàn thoáng cung caáp cuøng moät taäp caùc tính naêng cuûa dòch vuï cho caùc khaùch haøng khaùc nhau. Hôn theá nöõa vieäc phaùt trieån vaø trieån khai moät dòch vuï môùi phuï thuoäc nhieàu vaøo nhaø saûn xuaát, raát toán keùm vaø maát moät thôøi gian daøi. - Haïn cheá veà kieán truùc maïng, do ñoù khoù khaên trong vieäc phaùt trieån maïng: Ñoù laø do trong cô caáu chuyeån maïch, thoâng tin thoaïi ñeàu toàn taïi döôùi daïng caùc doøng 64kbps neân khoâng theå ñaùp öùng cho caùc dòch vuï môùi coù dung löôïng lôùn hôn. Vaø do trong chuyeån maïch keânh ñaàu vaøo vaø ñaàu ra ñöôïc noái coá ñònh vôùi nhau neân vieäc ñònh tuyeán cuoäc goïi vaø xöû lyù ñaëc tính cuûa cuoäc goïi coù moái lieân keát chaët cheõ vôùi phaàn cöùng chuyeån maïch. Hay noùi caùch khaùc phaàn meàm - 61 -
BAØI GIAÛNG NGN Chöông 3: Chuyeån maïch meàm ñieàu khieån trong chuyeån maïch keânh phuï thuoäc raát nhieàu vaøo phaàn cöùng. Ngoaøi ra khi moät toång ñaøi ñöôïc saûn xuaát thì dung löôïng cuûa noù laø khoâng ñoåi. Do ñoù khi môû roäng dung löôïng nhieàu khi ñoøi hoûi ñeán vieäc phaûi taêng soá caáp chuyeån maïch, ñieàu naøy seõ aûnh höôûng ñeán vieäc ñoàng boä, baùo hieäu cuøng nhieàu vaán ñeà phöùc taïp khaùc. 3. Söï ra ñôøi cuûa chuyeån maïch meàm (Softswitch) Trong töông lai, maïng theá heä môùi seõ hoaøn toaøn döïa treân cô sôû haï taàng laø maïng goùi. Vì theá vieäc chuyeån töø maïng vieãn thoâng hieän taïi leân maïng theá heä môùi phaûi traûi qua nhieàu giai ñoaïn. Do PSTN hieän taïi vaãn hoaït ñoäng toát vaø dòch vuï do noù cung caáp khaù tin caäy (99.999%) neân vieäc chuyeån caû maïng truy nhaäp vaø maïng loõi cuûa PSTN thaønh maïng goùi laø raát toán keùm. Ñeå taän duïng söï hoaït ñoäng toát cuûa PSTN vaø öu ñieåm cuûa chuyeån maïch goùi, caáu hình maïng NGN bao goàm chuyeån maïch keânh vaø chuyeån maïch goùi ñöôïc theå hieän nhö trong hình sau: ISP SS7 Signaling Mobile Users Directory gateway Server DNS Application/ Softswich MGC Feature GPRS Wireless Server UMTS Telephone gateway Users PSTN Wireless Trunk gateway Wireless IP Network (WDM/SDH/ATM) MPLS, Mutticast PC Access Resident Business Users gateway gateway xDSL Digi. TV LAN RSVP, Mobile AAA GE, MAN IP, IP Sec Network Business/ Charging Management Residental Users Wireless Hình 3.2: Caáu truùc maïng theá heä sau NGN - 62 -
BAØI GIAÛNG NGN Chöông 3: Chuyeån maïch meàm AAA: Accounting, Authentication, and Authorization DNS: Domain Name Server DSL: Digital Subscriber Line GE: Gigabit Ethernet GPRS: General Packet Radio Service IP Sec: Internet Protocol Security ISP: Internet Service Provider LAN: Local Area Network MAN: Metropolitan Access Network MGC: Media Gateway Controller MPLS: Multi Protocol Label Switching RSVP: ReSerVation Protocol SDH: Synchronous Digital Hierarchy UMTS: Universal Mobile Telecommunications Network WDM: Wavelength Division Multiplex Theo hình treân, toång ñaøi lôùp 5 hay toång ñaøi noäi haït duøng chuyeån maïch keânh (circuit-switched local-exchange) (theå hieän qua phaàn maïng PSTN) vaãn ñöôïc söû duïng. Nhö ñaõ bieát, phaàn phöùc taïp nhaát trong nhöõng toång ñaøi naøy chính laø phaàn meàm duøng ñeå ñieàu khieån quaù trình xöû lyù cuoäc goïi. Phaàn meàm naøy chaïy treân moät boä xöû lyù chuyeân duïng ñöôïc tích hôïp saün vôùi phaàn cöùng vaät lyù chuyeån maïch keânh. Hay noùi caùch khaùc phaàn meàm söû duïng trong caùc toång ñaøi noäi haït phuï thuoäc vaøo phaàn cöùng cuûa toång ñaøi. Ñieàu naøy gaây khoù khaên cho vieäc tích hôïp maïng PSTN vaø maïng chuyeån maïch goùi khi xaây döïng NGN – laø maïng döïa treân cô sôû maïng goùi. Moät giaûi phaùp coù theå thöïc thi laø taïo ra moät thieát bò lai (hybrid device) coù theå chuyeån maïch thoaïi ôû caû daïng keânh vaø goùi vôùi söï tích hôïp cuûa phaàn meàm xöû lyù cuoäc goïi. Ñieàu naøy ñöôïc thöïc hieän baèng caùch taùch rieâng chöùc naêng xöû lyù cuoäc goïi khoûi chöùc naêng chuyeån maïch vaät lyù. Thieát bò ñoù chính laø MGC söû duïng chuyeån maïch meàm Softswitch. Hay chuyeån maïch meàm Softswitch chính laø thieát bò thöïc hieän vieäc xöû lyù cuoäc goïi trong maïng NGN. - 63 -
BAØI GIAÛNG NGN Chöông 3: Chuyeån maïch meàm II. KHAÙI NIEÄM VEÀ CHUYEÅN MAÏCH MEÀM Hieän nay coù nhieàu khaùi nieäm veà chuyeån maïch meàm, tuøy thuoäc vaøo töøng haõng vieãn thoâng khaùc nhau. Theo haõng Mobile IN, Softswitch laø yù töôûng veà vieäc taùch phaàn cöùng maïng ra khoûi phaàn meàm maïng. Theo haõng Nortel, Softswitch chính laø thaønh phaàn quan troïng nhaát cuûa maïng theá heä tieáp sau. Softswitch laø moät phaàn meàm theo moâ hình môû, coù theå thöïc hieän ñöôïc nhöõng chöùc naêng thoâng tin phaân taùn treân moät moâi tröôøng maùy tính môû vaø coù chöùc naêng cuûa maïng chuyeån maïch thoaïi TDM truyeàn thoáng. Chuyeån maïch meàm coù theå tích hôïp thoâng tin thoaïi, soá lieäu vaø video. Vaø noù coù theå phieân dòch giao thöùc giöõa caùc maïng khaùc nhau. Theo CopperCom, Softswitch laø teân goïi duøng cho moät phöông phaùp tieáp caän môùi trong chuyeån maïch thoaïi coù theå giuùp giaûi quyeát ñöôïc caùc thieáu soùt cuûa caùc chuyeån maïch trong caùc toång ñaøi noäi haït truyeàn thoáng. Thöïc chaát cuûa khaùi nieäm chuyeån maïch meàm chính laø phaàn meàm thöïc hieän chöùc naêng xöû lyù cuoäc goïi trong heä thoáng chuyeån maïch coù khaû naêng chuyeån taûi nhieàu loaïi thoâng tin vôùi caùc giao thöùc khaùc nhau. (Ghi chuù: chöùc naêng xöû lyù cuoäc goïi bao goàm ñònh tuyeán cuoäc goïi vaø quaûn lyù, xaùc ñònh vaø thöïc thi caùc ñaëc tính cuoäc goïi). Theo thuaät ngöõ chuyeån maïch meàm thì chöùc naêng chuyeån maïch vaät lyù ñöôïc thöïc hieän bôûi coång phöông tieän Media Gateway (MG), coøn xöû lyù cuoäc goïi laø chöùc naêng cuûa boä ñieàu khieån coång phöông tieän Media Gateway Controller (MGC). Moät soá lyù do chính cho thaáy vieäc taùch 2 chöùc naêng treân laø moät giaûi phaùp toát: - Cho pheùp coù moät giaûi phaùp phaàn meàm chung ñoái vôùi vieäc xöû lyù cuoäc goïi. Vaø phaàn meàm naøy ñöôïc caøi ñaët treân nhieàu loaïi maïng khaùc nhau, bao goàm caû maïng chuyeån maïch keânh vaø maïng goùi (aùp duïng ñöôïc vôùi caùc daïng goùi vaø moâi tröôøng truyeàn daãn khaùc nhau). - Laø ñoäng löïc cho caùc heä ñieàu haønh, caùc moâi tröôøng maùy tính chuaån, tieát kieäm ñaùng keå trong vieäc phaùt trieån vaø öùng duïng caùc phaàn meàm xöû lyù cuoäc goïi. - 64 -
BAØI GIAÛNG NGN Chöông 3: Chuyeån maïch meàm - Cho pheùp caùc phaàn meàm thoâng minh cuûa caùc nhaø cung caáp dòch vuï ñieàu khieån töø xa thieát bò chuyeån maïch ñaët taïi truï sôû cuûa khaùch haøng, moät yeáu toá quan troïng trong vieäc khai thaùc tieàm naêng cuûa maïng trong töông lai. III. VÒ TRÍ CUÛA CHUYEÅN MAÏCH MEÀM TRONG MOÂ HÌNH PHAÂN LÔÙP CHÖÙC NAÊNG CUÛA NGN Do coù chöùc naêng laø xöû lyù cuoäc goïi (Call control) neân vò trí töông öùng cuûa Softswitch trong moâ hình phaân lôùp chöùc naêng cuûa NGN laø lôùp Ñieàu khieån cuoäc goïi vaø baùo hieäu (Call Control and Signaling Layer). Vaø caùc thöïc theå chöùc naêng cuûa Softswitch laø MGC-F, CA-F, IW-F, R-F vaø A-F. Softswitch Lôùp dòch vuï Lôùp ñieàu khieån Lôùp phöông tieän Lôùp truy nhaäp vaø truyeàn daãn Hình 3.3: Vò trí cuûa chuyeån maïch meàm Softswitch trong moâ hình phaân lôùp chöùc naêng cuûa NGN IV. THAØNH PHAÀN CHÍNH CUÛA CHUYEÅN MAÏCH MEÀM Thaønh phaàn chính cuûa chuyeån maïch meàm Softswitch laø boä ñieàu khieån coång thieát bò Media Gateway Controller (MGC). Beân caïnh ñoù coøn coù caùc thaønh phaàn khaùc hoã trôï hoaït ñoäng nhö: Signaling Gateway (SG), Media Gateway (MG), Media Server (MS), Application Server (AS)/Feature Server (FS). Trong ñoù Media Gateway laø thaønh phaàn naèm treân lôùp Media Layer, Signaling Gateway laø thaønh phaàn ôû treân cuøng lôùp vôùi MGC; Media Server vaø Application Server/Feature Server naèm treân lôùp Application and Service Layer. - 65 -
BAØI GIAÛNG NGN Chöông 3: Chuyeån maïch meàm Caùch keát noái caùc thaønh phaàn treân ñöôïc theå hieän ôû hình sau: Application Server/ Media Feature Server Server Media Gateway Media Gateway Media Gateway Controller Controller Controller Signaling Media Gateway Gateway PSTN Non IP SS7 IP network TDM/ATM network Hình 3.4: Keát noái MGC vôùi caùc thaønh phaàn khaùc cuûa maïng theá heä sau NGN ATM: Asynchronous Transfer Mode IP: Internet Protocol PSTN: Public Switched Telephone Network SS7: Signaling System 7 TDM: Time Division Network Ghi chuù: caùc thieát bò thuoäc maïng IP laø caùc router, caùc chuyeån maïch thuoäc maïng backbone ñeå truyeàn taûi caùc goùi tin ñi. Trong khi ñoù maïng khoâng IP (non IP network) laø maïng coù caùc thieát bò ñaàu cuoái khoâng phaûi thuoäc maïng IP vaø caùc maïng voâ tuyeán khoâng daây. Ví duï veà caùc thieát bò ñaàu cuoái khoâng thuoäc maïng IP: thieát bò ñaàu cuoái ISDN, IAD (Integrated Access Device) cho maïng DSL, … - 66 -
BAØI GIAÛNG NGN Chöông 3: Chuyeån maïch meàm Moät Media Gateway Controller coù theå quaûn lyù nhieàu Media Gateway. Hình treân chæ minh hoïa 1 MGC quaûn lyù 1 MG. Vaø moät Media Gateway coù theå noái ñeán nhieàu loaïi maïng khaùc nhau. Xin xem chi tieát trong phaàn 1, muïc Caùc thaønh phaàn cuûa NGN ñeå hieåu roõ caùc chöùc naêng cuûa caùc thaønh phaàn. 1. Media Gateway Controller MGC chính laø thaønh phaàn chính cuûa chuyeån maïch meàm, vaø cuõng thöôøng ñöôïc goïi laø Softswitch, hay Call Agent. Caùc chöùc naêng chính cuûa MGC ñöôïc theå hieän trong hình sau: Media Server Application Server MS-F AS-F Inter-Operator MGC-F Manager Connection Access session Interworking session manager manager IW-F MGC-F R-F/A-F Call control & Signaling CA-F Media Gateway Controller Signaling Gateway Media Gateway SG-F MG-F Hình 3.5: Chöùc naêng cuûa Media Gateway Controller Xin xem chi tieát phaàn Caáu truùc chöùc naêng cuûa maïng NGN, chöông 2 ñeå hieåu roõ chöùc naêng cuûa töøng thöïc theå chöùc naêng. Chuù thích: CA-F vaø IW-F laø 2 chöùc naêng con cuûa MGC-F. CA-F ñöôïc kích hoaït khi MGC-F thöïc hieän vieäc ñieàu khieån cuoäc goïi. Vaø IW-F ñöôïc kích hoaït khi MGC-F thöïc hieän caùc baùo hieäu giöõa caùc maïng baùo - 67 -
BAØI GIAÛNG NGN Chöông 3: Chuyeån maïch meàm hieäu khaùc nhau. Rieâng thöïc theå chöùc naêng Inter-operator Manager coù nhieäm vuï lieân laïc, trao ñoåi thoâng tin giöõa caùc MGC vôùi nhau. Media Gateway Controller coù nhieäm vuï taïo caàu noái giöõa caùc maïng coù ñaëc tính khaùc nhau bao goàm PSTN, SS7, IP. Caùc chöùc naêng chính cuûa Media Gateway Controller: - Ñieàu khieån cuoäc goïi, duy trì traïng thaùi cuûa moãi cuoäc goïi treân moät Media Gateway. - Ñieàu khieån vaø hoã trôï hoaït ñoäng cuûa Media Gateway, Signaling Gateway. - Trao ñoåi caùc baûn tin cô baûn giöõa 2 MG-F. - Xöû lyù baûn tin SS7 (khi söû duïng SIGTRAN). - Xöû lyù baûn tin lieân quan QoS. - Phaùt hoaëc nhaän baûn tin baùo hieäu. - Ñònh tuyeán (bao goàm baûng ñònh tuyeán, phaân tích soá vaø dòch soá). - Töông taùc vôùi AS-F ñeå cung caáp dòch vuï hay ñaëc tính cho ngöôøi söû duïng. - Coù theå quaûn lyù caùc taøi nguyeân maïng (port, baêng taàn, …). Caùc giao thöùc Media Gateway Controller coù theå söû duïng: - Ñeå thieát laäp cuoäc goïi: H.323, SIP. - Ñieàu khieån Media Gateway: MGCP, Megaco/H.248. - Ñieàu khieån Signaling Gateway: SIGTRAN (SS7). - Ñeå truyeàn thoâng tin: RTP, RTCP. Caùc thaønh phaàn maïng cuûa NGN lieân laïc vôùi nhau qua caùc giao thöùc ñöôïc theå hieän trong hình sau: - 68 -
BAØI GIAÛNG NGN Chöông 3: Chuyeån maïch meàm Application Server/ Media Feature Server Server SIP SIP MGCP ENUM/TRIP Media Gateway Media Gateway Media Gateway SIP SIP Controller Controller Controller MGCP SIGTRAN Megaco Signaling Media Gateway Gateway Non IP PSTN IP network SS7 network TDM/ATM Hình 3.6: Giao thöùc söû duïng giöõa caùc thaønh phaàn SIP: Session Initiation Protocol SIGTRAN: Signaling Transport Protocol MGCP: Media Gateway Controller Protocol Megaco: MEdia GAteway COntroller Protocol ENUM: E.164 Number (IETF) TRIP: Telephony Routing over IP (IETF) Hình sau trình baøy moät ví duï cuûa vieäc söû duïng MGC: - 69 -
BAØI GIAÛNG NGN Chöông 3: Chuyeån maïch meàm AS AS SIP/MGCP ENUM AS-F TRIP MS SIP SIP/MGCP ENUM/TRIP MS-F SIP/H.323 SIP/H.322 network MGC IW-F SPS-F A-F SG R-F SS7 SS7 SIGTRAN SIP MGC khaùc network CA-F MGC-F SG-F MGCP/Megaco MGCP/Megaco SIGTRAN SIP/MGCP/ Megaco AG TG Access Access TDM RTP/RTCP RTP PSTN Proxy network RTCP AGS-F MG-F MG-F RTP RTCP IP Phone Hình 3.7: Ví duï söû duïng Media Gateway Controller RTP: Real Time Transport Protocol RTCP: Real Time Control Protocol SPS-F: SIP Proxy Server Function Trong ví duï naøy, vì söû duïng giao thöùc SIP ñeå khôûi taïo keát noái neân MGC seõ coù theâm chöùc naêng SPS-F (SIP Proxy Server - Function). SPS-F hoã trôï cho R-F trong quaù trình ñònh tuyeán. Ta thaáy trong maïng naøy khoâng chæ hoã trôï caùc maïng cung caáp dòch vuï truyeàn thoáng maø coøn coù caùc maïng cung caáp dòch vuï môùi (H.323, SIP, IP Phone, …). - 70 -
BAØI GIAÛNG NGN Chöông 3: Chuyeån maïch meàm 2. Khaùi quaùt hoaït ñoäng cuûa chuyeån maïch meàm Softswitch ÔÛ ñaây chæ xeùt tröôøng hôïp thueâ bao goïi ñi laø moät thueâ bao thuoäc maïng cung caáp dòch vuï thoaïi truyeàn thoáng PSTN. Caùc tröôøng hôïp khaùc thì hoaït ñoäng cuûa chuyeån maïch meàm Softswitch cuõng seõ töông töï. Hoaït ñoäng cuûa phaàn meàm naøy bao goàm caùc böôùc sau: (1) Khi coù moät thueâ bao nhaác maùy (thuoäc PSTN) vaø chuaån bò thöïc hieän cuoäc goïi thì toång ñaøi noäi haït quaûn lyù thueâ bao ñoù seõ nhaän bieát traïng thaùi off-hook cuûa thueâ bao. Vaø Signaling Gateway (SG) noái vôùi toång ñaøi naøy thoâng qua maïng SS7 cuõng nhaän bieát ñöôïc traïng thaùi môùi cuûa thueâ bao. (2) SG seõ baùo cho Media Gateway Controller (MGC) tröïc tieáp quaûn lyù mình thoâng qua CA-F ñoàng thôøi cung caáp tín hieäu dial-tone cho thueâ bao. Ta goïi MGC naøy laø caller-MGC. (3) Caller-MGC gôûi yeâu caàu taïo keát noái ñeán Media Gateway (MG) noái vôùi toång ñaøi noäi haït ban ñaàu nhôø MGC-F. (4) Caùc soá do thueâ bao nhaán seõ ñöôïc SG thu thaäp vaø chuyeån tôùi caller- MGC. (5) Caller-MGC söû duïng nhöõng soá naøy ñeå quyeát ñònh coâng vieäc tieáp theo seõ thöïc hieän. Caùc soá naøy seõ ñöôïc chuyeån tôùi chöùc naêng R-F vaø R-F söû duïng thoâng tin löu tröõ cuûa caùc server ñeå coù theå ñònh tuyeán cuoäc goïi. Tröôøng hôïp ñaàu cuoái ñích cuøng loaïi vôùi ñaàu cuoái goïi ñi (nghóa laø cuõng laø moät thueâ bao cuûa maïng PSTN): neáu thueâ bao bò goïi cuõng thuoäc söï quaûn lyù cuûa caller-MGC thì thöïc hieän böôùc (7). Neáu thueâ bao naøy thuoäc söï quaûn lyù cuûa moät MGC khaùc thì thöïc hieän böôùc (6). Coøn neáu thueâ bao naøy laø moät ñaàu cuoái khaùc loaïi thì MGC seõ ñoàng thôøi kích hoaït chöùc naêng IW-F ñeå khôûi ñoäng boä ñieàu khieån töông öùng vaø chuyeån cuoäc goïi ñi. Luùc naøy thoâng tin baùo hieäu seõ ñöôïc moät loaïi Gateway khaùc xöû lyù. Vaø quaù trình truyeàn thoâng tin seõ dieãn ra töông töï nhö keát noái giöõa 2 thueâ bao thoaïi thoâng thöôøng. (6) Caller-MGC seõ gôûi yeâu caàu thieát laäp cuoäc goïi ñeán moät MGC khaùc. Neáu chöa ñeán ñuùng MGC cuûa thueâ bao bò goïi (ta goïi laø callee- MGC) thì MGC naøy seõ tieáp tuïc chuyeån yeâu caàu thieát laäp cuoäc goïi ñeán MGC khaùc cho ñeán khi ñeán ñuùng callee-MGC. Trong quaù trình - 71 -
BAØI GIAÛNG NGN Chöông 3: Chuyeån maïch meàm naøy, caùc MGC trung gian luoân phaûn hoài laïi MGC ñaõ gôûi yeâu caàu ñeán noù. Caùc coâng vieäc naøy ñöôïc thöïc hieän bôûi CA-F. (7) Callee-MGC gôûi yeâu caàu taïo keát noái vôùi MG noái vôùi toång ñaøi noäi haït cuûa thueâ bao bò goïi (callee-MG). Ñoàng thôøi callee-MGC gôûi thoâng tin ñeán callee-SG, thoâng qua (8) maïng SS7 seõ laøm rung chuoâng thueâ bao bò goïi. (9) Khi callee-SG nhaän ñöôïc baûn tin baùo traïng thaùi cuûa thueâ bao bò goïi (giaû söû laø roãi) thì noù seõ gôûi ngöôïc thoâng tin naøy trôû veà callee-MGC. (10) Vaø callee-MGC seõ phaûn hoài veà caller-MGC ñeå baùo mình ñang lieân laïc vôùi ngöôøi ñöôïc goïi. (12) Callee-MGC gôûi thoâng tin ñeå cung caáp tín hieäu ring back tone cho caller-MGC, qua caller-SG ñeán ngöôøi goïi. (13) Khi thueâ bao bò goïi nhaác maùy thì quaù trình thoâng baùo töông töï caùc böôùc treân xaûy ra: qua nuùt baùo hieäu soá 7, thoâng tin nhaác maùy qua callee-SG ñeán callee-MGC, roài ñeán caller-MGC, qua caller-SG roài ñeán thueâ bao thöïc hieän cuoäc goïi. (14) Keát noái giöõa thueâ bao goïi ñi vaø thueâ bao bò goïi ñöôïc hình thaønh thoâng qua caller-MG vaø callee-MG. (15) Khi chaám döùt cuoäc goïi thì quaù trình seõ dieãn ra töông töï nhö luùc thieát laäp. V. ÖU ÑIEÅM VAØ ÖÙNG DUÏNG CUÛA CHUYEÅN MAÏCH MEÀM 1. Öu ñieåm - Cho cô hoäi môùi veà doanh thu: Vôùi coâng ngheä maïng cho pheùp hoäi tuï caùc öùng duïng thoaïi, soá lieäu, video cuøng coâng ngheä chuyeån maïch môùi, nhieàu dòch vuï giaù trò gia taêng hoaøn toaøn môùi ñöôïc ra ñôøi. Caùc dòch vuï naøy höùa heïn seõ ñem laïi doanh thu cao hôn so vôùi caùc dòch vuï thoaïi truyeàn thoáng. Do söû duïng coâng ngheä chuyeån maïch meàm, coù tính chaát phaân taùn, caùc nhaø cung caáp dòch vuï coù theå cung caáp dòch vuï cho moät nhoùm nhoû khaùch haøng, hay baát cöù nôi naøo vaø khi naøo maø hoï muoán. - 72 -
BAØI GIAÛNG NGN Chöông 3: Chuyeån maïch meàm - Thôøi gian tieáp caän thò tröôøng ngaén: Do coâng ngheä chuyeån maïch môùi döïa treân phaàn meàm neân caùc dòch vuï môùi ra ñôøi cuõng döïa treân phaàn meàm. Ñieàu naøy laøm cho vieäc trieån khai caùc dòch vuï môùi cuõng nhö naâng caáp dòch vuï ñang cung caáp trôû neân nhanh choùng hôn. Ngoaøi ra nhaø khai thaùc maïng coù theå mua moät dòch vuï môùi töø nhaø cung caáp thöù ba ñeå trieån khai nhanh choùng dòch vuï khaùch haøng yeâu caàu. Ñaây chính laø moät trong nhöõng ñaëc ñieåm khaùc bieät cuûa maïng theá heä sau NGN maø caùc maïng hieän taïi khoâng coù. - Khaû naêng thu huùt khaùch haøng: Cuøng vôùi vieäc ñöa vaøo söû duïng maïng theá heä môùi, vieäc ñöa vaøo söû duïng chuyeån maïch meàm coøn giôùi thieäu vôùi khaùch haøng nhieàu dòch vuï môùi haáp daãn ñoàng thôøi cho pheùp hoï töï löïa choïn vaø kieåm soaùt caùc dòch vuï thoâng tin do mình söû duïng. - Giaûm chi phí xaây döïng maïng: Chi phí xaây döïng cho caùc heä thoáng söû duïng chuyeån maïch meàm laø chi phí cho phaàn meàm, khoâng theo kieåu chi phí cho caùc cô caáu chuyeån maïch keânh tröôùc ñaây. Do ñoù khoâng ñoøi hoûi phaûi coù voán ñaàu tö ban ñaàu lôùn maø chi phí xaây döïng seõ taêng tuyeán tính theo nhu caàu vaø soá löôïng khaùch haøng. Caùc nhaø khai thaùc coù theå khôûi ñaàu phuïc vuï cho moät soá löôïng nhoû khaùch haøng nhöng vaãn cung caáp ñaày ñuû caùc dòch vuï thoâng qua caùc nhaø khai thaùc lôùn hôn. Ñaây laø ñieåm khaùc bieät vì chuyeån maïch truyeàn thoáng luoân ñöôïc thieát keá vôùi taäp tính naêng vaø qui moâ lôùn hôn nhieàu so vôùi soá löôïng khaùch haøng vaø nhu caàu dòch vuï thöïc teá. - Giaûm chi phí ñieàu haønh maïng: Do phaàn meàm chuyeån maïch theá heä môùi Softswitch cho pheùp khaùch haøng töï löïa choïn vaø kieåm soaùt quaù trình söû duïng dòch vuï cuûa mình neân ñaõ giuùp cho coâng vieäc cuûa caùc nhaø ñieàu haønh maïng ñöôïc giaûm ñi moät phaàn. Hôn theá nöõa, khi söû duïng chuyeån maïch meàm seõ khoâng coøn caùc toång ñaøi lôùn taäp trung, tieâu toán naêng löôïng vaø nhaân löïc ñieàu haønh. Caùc chuyeån maïch giôø ñaây seõ laø caùc maùy chuû ñaët phaân taùn trong - 73 -
BAØI GIAÛNG NGN Chöông 3: Chuyeån maïch meàm maïng vaø ñöôïc ñieàu khieån bôûi caùc giao dieän thaân thieän vôùi ngöôøi duøng GUI. - Söû duïng baêng thoâng moät caùch hieäu quaû: Vôùi moâ hình truyeàn thoáng, heä thoáng chuyeån maïch seõ thieát laäp moät keânh daønh rieâng cho ngöôøi goïi vaø ngöôøi ñöôïc goïi trong cuoäc goïi thoâng thöôøng. Vaø keânh naøy seõ khoâng ñöôïc söû duïng cho muïc ñích naøo khaùc trong suoát quaù trình keát noái. Tuy TDM cho pheùp truyeàn nhieàu keânh treân moät trung keá nhöng keânh daønh rieâng vaãn söû duïng taøi nguyeân maïng nhieàu hôn möùc yeâu caàu thöïc teá vì toàn taïi nhöõng khoaûng laëng trong quaù trình ñaøm thoaïi. Khi ñöa maïng theá heä môùi vaøo söû duïng, do maïng IP ñöôïc söû duïng neân ñaõ taän duïng ñöôïc öu ñieåm söû duïng baêng thoâng hieäu quaû. - Quaûn lyù maïng hieäu quaû: Ñoù laø do Softswitch cho pheùp giaùm saùt vaø ñieàu chænh hoaït ñoäng maïng theo thôøi gian thöïc ñoàng thôøi coù theå naâng caáp hay thay ñoåi caáu hình maïng töø xa. Ñieàu naøy giuùp cho caùc nhaø ñieàu haønh quaûn lyù maïng hieäu quaû hôn. - Caûi thieän dòch vuï: Vôùi khaû naêng cung caáp dòch vuï moät caùch deã daøng ñaõ giuùp cho Softswitch nhanh choùng ñöôïc chaáp nhaän. Baèng caùch laép ñaët theâm moät maùy chuû öùng duïng rieâng môùi (coøn goïi laø naâng caáp phaàn meàm chuyeån maïch Softswitch) hay trieån khai theâm moät module cuûa nhaø cung caáp thöù 3, caùc nhaø khai thaùc coù theå cung caáp caùc dòch vuï môùi nhanh choùng hôn vaø giaù thaáp hôn so vôùi chuyeån maïch truyeàn thoáng. Ngoaøi ra chuyeån maïch meàm coøn hoã trôï nhieàu tính naêng giuùp nhaø khai thaùc phaân bieät dòch vuï cho töøng khaùch haøng rieâng leû. - Tieát kieäm khoâng gian ñaët thieát bò: Softswitch cho pheùp caùc öùng duïng ñöôïc thi haønh taïi baát cöù khu vöïc naøo treân maïng. Maïng coù theå ñöôïc saép xeáp sao cho caùc maùy chuû ñöôïc boá trí gaàn nhöõng nôi maø noù thaät söï laø taøi nguyeân quan troïng. Caùc öùng duïng vaø taøi nguyeân coù nhieäm vuï cung caáp caùc dòch vuï vaø tính naêng môùi khoâng nhaát thieát phaûi ñaët taïi cuøng moät nôi treân maïng. - 74 -
BAØI GIAÛNG NGN Chöông 3: Chuyeån maïch meàm Hôn theá nöõa caùc thaønh phaàn cuûa maïng NGN, ñaëc bieät laø caùc MGC söû duïng chuyeån maïch meàm Softswitch coù kích thöôùc nhoû vaø coù tính phaân taùn neân khoâng gian ñaët thieát bò cuõng goïn hôn. - Cung caáp moâi tröôøng taïo laäp dòch vuï meàm deûo: Do dòch vuï ñöôïc taïo ra nhôø phaàn meàm neân moâi tröôøng taïo laäp dòch vuï môùi raát linh hoaït. - An toaøn voán ñaàu tö: Do maïng NGN hoaït ñoäng treân neàn haï taàng cô sôû coù saün neân caùc nhaø khai thaùc vaãn tieáp tuïc söû duïng maïng truyeàn thoáng ñoàng thôøi trieån khai nhöõng dòch vuï môùi. Ñieàu naøy giuùp nhaø khai thaùc vöøa thu hoài voán ñaàu tö vaøo maïng cuõ vöøa thu lôïi nhuaän töø dòch vuï do maïng môùi cung caáp. 2. ÖÙng duïng Chuyeån maïch meàm Softswitch hieän nay, khi vaãn taän duïng maïng PSTN, ñöôïc söû duïng trong maïng coâng coäng ñeå thay theá cho toång ñaøi caáp 4 (tandem switch) vaø trong maïng rieâng. Vaø phaàn meàm ñieàu khieån chuyeån maïch luùc naøy chæ coù nhieäm vuï ñôn giaûn laø thieát laäp vaø keát thuùc cuoäc goïi. Trong töông lai khi tieán leân maïng NGN hoaøn toaøn thì caùc MGC söû duïng Softswitch seõ thay theá caû caùc toång ñaøi noäi haït (lôùp 5). Khi ñoù chuyeån maïch meàm Softswitch khoâng chæ thieát laäp vaø xoùa cuoäc goïi maø seõ thöïc hieän caû caùc chöùc naêng phöùc taïp khaùc cuûa moät toång ñaøi lôùp 5. VI. CAÙC GIAO THÖÙC HOAÏT ÑOÄNG Caùc giao thöùc coù theå ñöôïc söû duïng trong maïng NGN: - 75 -
BAØI GIAÛNG NGN Chöông 3: Chuyeån maïch meàm Baùo hieäu cuoäc goïi Signaling Gateway Media Gateway Truyeàn thoâng tin TCAP I S H.323 S C U C MTP3 P H.450 H.235 R H.248 P SIP MGCP T MEGACO RTCP RTP S H.225 H.225.0 H.245 M2UA M3UA SUA P RAS TCP UDP SCTP UDP UDP IP Hình 3.8: Caùc giao thöùc söû duïng trong NGN TCP: Transmission Control Protocol UDP: User Datagram Protocol SCTP: Stream Control Transport Protocol ISUP: ISDN User Part TCAP: Transaction Capability Application Part M2UA: MTP2 User Adaptation M3UA: MTP3 User Adaptation MTP3: Message Transfer Part Layer 3 SCCP: Signaling Connection Control Part SUA: SCCP User Adaptation SIP: Session Initiation Protocol RTP: Real Time Protocol RTCP: Real Time Control Protocol RTSP: Real Time Streaming Protocol RAS: Remote Access Network Caùc thaønh phaàn trong MGC coù theå söû duïng nhieàu giao thöùc cho caùc hoaït ñoäng cuûa mình. Trong khuoân khoå phaàn caùc giao thöùc chuyeån maïch meàm cuûa baøi giaûng naøy chæ ñeà caäp ñeáân caùc giao thöùc sau: SIP (Session Initiation Protocol), MGCP (Media Gateway Control Protocol), vaø SIGTRAN (Signaling Transport) vaø RTP (Real Time Transport Protocol). Lyù do laø - 76 -
BAØI GIAÛNG NGN Chöông 3: Chuyeån maïch meàm nhöõng giao thöùc trình baøy ôû ñaây laø nhöõng giao thöùc ñôn giaûn, SV seõ coù caùi nhìn toång quaùt veà hoaït ñoäng cuûa phaàn meàm chuyeån maïch. Nhöõng giao thöùc khaùc seõ ñöôïc trình baøy ôû phaàn sau cuûa baøi giaûng. 1. SIP (Session Initiation Protocol) 1.1 Toång quan veà SIP: SIP, ñöôïc xaây döïng bôûi IETF, laø moät giao thöùc baùo hieäu ñieàu khieån thuoäc lôùp öùng duïng duøng ñeå thieát laäp, ñieàu chænh vaø keát thuùc phieân laøm vieäc cuûa moät hay nhieàu ngöôøi tham gia. SIP laø moät giao thöùc ñôn giaûn, döïa treân vaên baûn (text-based) ñöôïc söû duïng ñeå hoã trôï trong vieäc cung caáp caùc dòch vuï thoaïi taêng cöôøng qua maïng Internet. 1.2 Caùc chöùc naêng cuûa SIP: SIP coù caùc chöùc naêng chính sau: • Xaùc ñònh vò trí cuûa ngöôøi söû duïng (user location): Hay coøn goïi laø chöùc naêng dòch teân (name translation) vaø xaùc ñònh ngöôøi ñöôïc goïi. Duøng ñeå ñaûm baûo cuoäc goïi ñeán ñöôïc ngöôøi nhaän duø hoï ôû ñaâu. • Xaùc ñònh khaû naêng cuûa ngöôøi söû duïng: Coøn goïi laø chöùc naêng thöông löôïng ñaëc tính cuoäc goïi (feature negotiation). Duøng ñeå xaùc ñònh loaïi thoâng tin vaø caùc loaïi thoâng soá lieân quan ñeán thoâng tin seõ ñöôïc söû duïng. • Xaùc ñònh söï saün saøng cuûa ngöôøi söû duïng: Duøng ñeå xaùc ñònh ngöôøi ñöôïc goïi coù muoán tham gia vaøo keát noái hay khoâng. • Thieát laäp cuoäc goïi: Chöùc naêng naøy thöïc hieän vieäc rung chuoâng, thieát laäp caùc thoâng soá cuoäc goïi cuûa caùc beân tham gia keát noái. • Xöû lyù cuoäc goïi: Bao goàm chuyeån vaø keát thuùc cuoäc goïi, quaûn lyù nhöõng ngöôøi tham gia cuoäc goïi, thay ñoåi ñaëc tính cuoäc goïi. - 77 -
BAØI GIAÛNG NGN Chöông 3: Chuyeån maïch meàm 1.3 Caùc thaønh phaàn cuûa SIP: Caùc thaønh phaàn chính cuûa SIP bao goàm caùc Agent vaø caùc Server: • User Agent Client (UAC): Coøn ñöôïc goïi laø Calling User Agent. Laø moät öùng duïng khaùch (client) coù chöùc naêng khôûi taïo moät yeâu caàu SIP. • User Agent Server (UAS): Coøn ñöôïc goïi laø Called User Agent. Laø moät öùng duïng chuû (server) duøng ñeå lieân laïc vôùi ngöôøi duøng khi nhaän ñöôïc yeâu caàu SIP vaø sau ñoù traû ñaùp öùng veà ngöôøi söû duïng. • Proxy Server: Laø chöông trình öùng duïng trung gian duøng ñeå taïo yeâu caàu SIP. Caùc yeâu caàu naøy coù theå ñöôïc phuïc vuï ngay taïi server hay ñöôïc chuyeån sang server khaùc sau quaù trình chuyeån ñoåi teân. Proxy server bieân dòch vaø coù theå taïo laïi baûn tin yeâu caàu tröôùc khi chuyeån tieáp baûn tin ñi. Coù 2 loaïi proxy server: proxy server coù nhôù (stateful) vaø khoâng nhôù (stateless). Trong ñoù proxy server coù nhôù laø server coù khaû naêng löu tröõ thoâng tin veà moät yeâu caàu vaø ñaùp öùng cuûa noù. • Location/Registration Server: Laø server ñöôïc caùc server coøn laïi söû duïng ñeå laáy thoâng tin veà vò trí cuûa ngöôøi ñöôïc goïi. • Redirect Server: Laø server nhaän yeâu caàu SIP, sau ñoù tieán haønh dòch ñòa chæ nhaän töø ngöôøi duøng sang ñòa chæ môùi vaø gôûùi traû veà öùng duïng khaùch. Moät yeâu caàu SIP thaønh coâng bao goàm phöông thöùc INVITE vaø theo sau ñoù laø phöông thöùc ACK (phöông thöùc INVITE, ACK ñöôïc ñònh nghóa ôû phaàn sau). - 78 -