Các giao thức báo hiệu cơ bản trong chuyển mạch mềm

Đồ án tốt nghiệp LỜI NÓI ĐẦU Sự phát triển công nghệ viễn thông với gia tăng nhu cầu khách hàng dẫn đến đời công nghệ mạng - mạng hệ sau NGN (Next Generation Network) NGN mạng có kiến trúc đồng nhất, có khả hội tụ, tích hợp công nghệ dịch vụ viễn thông tốc độ cao, đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS theo yêu cầu NGN cho phép nhà khai thác viễn thông chi phí đầu tư thấp có khả thu lợi nhuận cao Một công nghệ tảng mạng NGN công nghệ chuyển mạch mềm Chuyển mạch mềm hay gọi MGC (Media Gateway Controller) CA (Call Agent), hệ thống phần mềm điều khiển phân tán đảm bảo khả điều khiển gọi xử lý báo hiệu cho mạng hệ sau NGN Vì thế, việc nghiên cứu chuyển mạch mềm quan trọng có ý nghĩa Bản đồ án nghiên cứu hệ thống chuyển mạch mềm sử dụng mạng hệ sau, phân tích giao thức báo hiệu sử dụng chuyển mạch mềm, đó, đồ án đặc biệt sâu khảo sát, phân tích giao thức điều khiển cổng phương tiện MEGACO (MEdia GAteway COntroler) Đây giao thức q trình hồn thiện, sản phẩm hợp tác hai tổ chức tiêu chuẩn hố có uy tín (trong lĩnh vực viễn thơng internet) IETF ITU-T Dựa việc nghiên cứu khuyến nghị RFC hai tổ chức này, cuối đồ án đưa mơ hình tham khảo bao gồm module cho việc xây dựng phần mềm giao thức MEGACO Nội dung đồ án gồm chương: - Chương I : Tổng quan mạng hệ sau công nghệ chuyển mạch mềm - Chương II : Các giao thức báo hiệu chuyển mạch mềm - Chương : Giao thức điều khiển cổng phương tiện MEGACO Do trình độ cịn hạn chế, khoảng thời gian ngắn, việc nghiên cứu, tìm hiểu cơng nghệ chắn khơng thể tránh khỏi sai sót Em mong nhận dẫn góp ý thầy giáo, cô giáo bạn SV: Tạ Thanh Tùng MSSV: 506103008 Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU THUẬT NGỮ VIẾT TẮT DANH MỤC HÌNH VẼ .9 CHƯƠNG 1-TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU VÀ CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH MỀM 10 1.1 Mạng hệ sau NGN 10 1.1.1 Sự đời mạng hệ sau NGN 10 1.1.2 Các đặc điểm ưu điểm mạng hệ sau 11 1.1.3 Giải pháp xây dựng mạng hệ sau 12 1.2 Khái niệm chuyển mạch mềm .13 1.2.1 Chuyển mạch mềm theo quan điểm hãng 13 1.2.2 Khái niệm chuyển mạch mềm 14 1.3 Mơ hình tham chiếu hệ thống chuyển mạch mềm 15 1.3.1 Mặt truyền tải 16 1.3.2 Mặt điều khiển báo hiệu .18 1.3.3 Mặt dịch vụ ứng dụng 18 1.3.4 Mặt quản lý .18 1.4 Vị trí chuyển mạch mềm mơ hình NGN .19 Mơ hình phân lớp chức NGN 19 Vị trí Softswitch mơ hình NGN .20 1.5 Các thành phần chuyển mạch mềm 21 1.5.1 Media Gateway Controller (MGC) 21 1.5.2 Media Gateway (MG) 23 1.5.3 Signalling Gateway (SG) 24 1.5.4 Media Server (MS) .24 1.5.5 Feature Server .25 1.6 Hoạt động hệ thống chuyển mạch mềm 25 SV: Tạ Thanh Tùng MSSV: 506103008 Đồ án tốt nghiệp 1.7 So sánh chuyển mạch mềm với chuyển mạch kênh truyền thống 29 1.7.1 Kiến trúc tổng thể 29 1.7.2 Phương thức xử lý gọi 30 1.8 Ưu điểm chuyển mạch mềm 32 1.8.1 Ưu điểm nhìn từ quan điểm nhà khai thác 32 1.8.2 Ưu điểm theo quan điểm khách hàng 34 CHƯƠNG 2-CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU CƠ BẢN TRONG CHUYỂN MẠCH MỀM 35 2.1 Giới thiệu chung 35 2.2 Giao thức H.323 37 2.2.1 Kiến trúc mạng thành phần H.323 37 2.2.2 H.225 H.245 40 2.2.3 Thiết lập giải phóng gọi H.323 .40 2.3 Giao thức SIP 42 2.3.1 Các thành phần SIP 43 2.3.2 Các chức SIP .45 2.3.3 Hoạt động SIP 46 2.4 Giao thức SIGTRAN .47 2.4.1 Kiến trúc giao thức SIGTRAN 47 2.4.2 Bộ giao thức SIGTRAN .49 2.5 Giao thức điều khiển cổng truyền thông MGCP 50 2.5.1 Các thành phần 50 2.6 Giao thức MEGACO/H.248 52 2.6.1 Các chức MEGACO/H.248 53 2.6.2 Hoạt động giao thức MEGACO/H248 53 KẾT LUẬN 55 CHƯƠNG 3-GIAO THỨC ĐIỀU KHIỂN CỔNG PHƯƠNG TIỆN-MEGACO .56 3.1 Sự đời phát triển giao thức điều khiển cổng phương tiện .56 SV: Tạ Thanh Tùng MSSV: 506103008 Đồ án tốt nghiệp 3.2 Giao thức MEGACO .57 3.2.1 Tổng quan giao thức MEGACO 57 3.2.2 Chức giao thức MEGACO 58 3.2.3 Vị trí giao thức MEGACO mơ hình OSI 58 3.2.4 Các khái niệm giao thức MEGACO 59 3.2.5 Truyền dẫn tin giao thức MEGACO .63 3.2.6 Các lệnh định nghĩa giao thức MEGACO 63 3.2.7 Mã hoá lệnh giao thức MEGACO .64 3.2.8 Cú pháp lệnh giao thức MEGACO 65 3.2.9 Cấu trúc tin MEGACO 67 3.3 Hoạt động giao thức MEGACO .68 3.4 Các ưu điểm giao thức MEGACO so với giao thức điều khiển cổng phương tiện khác 69 KẾT LUẬN 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 SV: Tạ Thanh Tùng MSSV: 506103008 Đồ án tốt nghiệp THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ABNF Augumented Backus Naur Form Chuẩn mã hoá văn A-F Acouting- Function Chức tính cước AG Access Gateway Cổng truy nhập AGS-F Access Gateway Signaling- Chức cổng truy nhập Function API Application Programming Giao diện lập trình ứng dụng Interface AS Application Server Máy chủ ứng dụng AS-F AS-F Chức máy chủ ứng dụng ASNno1 Abstraction Syntax Notation Chuẩn mã hoá nhị phân ATM Asynchronous Transfer Mode Chế độ chuyển giao không đồng BAN Broadband Access Network Mạng truy nhập băng rộng CA Call Agent Tác nhân gọi DTMF Dual Tone MultiFrequency Âm báo mã đa tần FRS Frame Relay Switch FS Feature Server HTML Hyper Text Markup Language Ngôn ngữ đánh dấu siêu văn HTTP Hyper Text Transport Protocol Giao thức truyền tải siêu văn IAD Integrated Access Device Thiết bị truy nhập tích hợp IETF Internet Engineering Task Force Uỷ ban tư vấn kỹ thuật internet IN Intelligent Network Mạng thông minh IP Internet Protocol Giao thức internet IPDC IP Device Control Điều khiển thiết bị IP ISDN Integrated Service Digital Network Mạng số tích hợp đa dịch vụ ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ internet SV: Tạ Thanh Tùng MSSV: 506103008 Đồ án tốt nghiệp ISUP ISDN User Part Phần ứng dụng dành cho người dùng ISDN IW-F Interworking- Function Chức liên két mạng JAIN Java Application Interface Mạng giao diện ứng dụng với Network LAN Local Area Network LDAP Lightweight Directory Access ngôn ngữ Java Mạng cục Protocol M2UA MTP level User Adaptaion Tương thích với người dùng mức MCU Multipoint Control Unit Khối điều khiển đa điểm MDCP Media Device Control Protocol Giao thức điều khiển thiết bị lưu lượng Megaco MEdia GAteway COntroller Giao thức điều khiển cổng lưu lượng MG Media Gateway Cổng lưu lượng MGC Media Gateway Controlor Điều khiển cổng lưu lượng MGC-F MGC- Function Chức MGC MGCP Media Gateway Control Protocol Giao thức điều khiển cổng lưu lượng MG-F MG-Function Chức cổng lưu lượng NGN Next Generation Network Mạng hệ sau PBX Private Branch eXchange Tổng đài nhánh PCM Pulse Code Mudulation Điều chế xung mã PRI Primary Rate Interface Giao diện tốc độ bit sở PSDN Public Switched Data Network Mạng liệu công cộng SV: Tạ Thanh Tùng MSSV: 506103008 Đồ án tốt nghiệp PSTN Public Switched Telephone Mạng điện thoại công cộng Network QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ RAN Radio Access Network Mạng truy nhập vô tuyến RANAP Radio Access Network Phần ứng dụng mạng truy Application Part nhập vô tuyến R-F Routing- Function Chức định tuyến RFC Request For Comment RFC RGW Residential Gateway Cổng nội hạt RTCP Real Time Transport Control Giao thức điều khiển truyền tải Protocol RTP Real Time Transport Protocol thời gian thực Giao thức truyền tải thời gian thực SCTP Stream Control Transport Protocol Giao thức truyền tải điều khiển dịng SDP Session Discription Protocol Giao thức mơ tả phiên SG Signalling Gateway Cổng báo hiệu SIP Session Intiation Protocol Giao thức khởi đầu phiên SIP-T Session Intiation Protocol for Phần mở rộng giao thức SIP Telephony SNMP dành cho thoại Simple Network Management Protocol SS7 Signaling System No7 Hệ thống báo hiệu số STP Signal Transfer Point Điểm truyền tải báo hiệu TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền tải TDM Time Division Mutiplexing TG Trunk Gateway SV: Tạ Thanh Tùng Cổng trung kế MSSV: 506103008 Đồ án tốt nghiệp UDP User Datagram Protocol Giao thức gói tin gnười dùng URL Uniform Resoure Locator URL VoIP Voice over IP Thoại qua mạng IP WAN Wide Area Network Mạng diện rộng DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 : Cấu trúc vật lý NGN 12 Hình 1.2 Mơ hình tham chiếu hệ thống chuyển mạch mềm 16 Hình 1.3 Cấu trúc logic mạng NGN 19 Hình 1.5 Chức Softwitch 22 Hình 1.6 Sơ đồ xử lý gọi hệ thống chuyển mạch mềm 28 Hình 1.7 Mơ hình hệ thống chuyển mạch kênh chuyển mạch mềm 29 Hình 1.8 Sơ đồ hệ thống chuyển mạch kênh .30 Hình 1.9 Cấu trúc chuyển mạch mềm .31 Hình 2.1: Một số giao thức điều khiển báo hiệu chuyển mạch mềm 36 Hình 2.2 Cấu hình mạng H.323 39 Hình 2.3 Báo hiệu thiết lập gọi mạng chuyển mạch gói PSTN 41 Hình 2.4 Thiết lập gọi H.323 42 Hình 2.5 Các thành phần SIP 44 Hình 2.6 Thiết lập chấm dứt gọi SIP 46 Hình 2.7 Kiến trúc giao thức SIGTRAN 48 Hình 2.8 Bộ giao thức SIGTRAN .49 Hình 2.9 Các thành phần MGC 51 Hình 2.10 Thiết lập gọi thơng qua MGCP 51 SV: Tạ Thanh Tùng MSSV: 506103008 Đồ án tốt nghiệp Hình 2.11 Sơ đồ điều khiển MG MEGACO/H.248 52 Hình 2.12 Mơ tả gọi MEGACO/H.248 .55 Hình 3.1: Kiến trúc điều khiển MEGACO 57 Hình 3.2 : Vị trí chức giao thức MEGACO/H248 58 Hình 3.3: Giao thức MEGACO mơ hình OSI 59 Hình 3.5 Mơ tả gọi MEGACO 69 SV: Tạ Thanh Tùng MSSV: 506103008 Kết luận CHƯƠNG 1-TỔNG QUAN VỀ MẠNG THẾ HỆ SAU VÀ CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH MỀM 1.1 Mạng hệ sau NGN 1.1.1 Sự đời mạng hệ sau NGN Nhu cầu trao đổi thông tin phản ánh trình độ phát triển xã hội Khi thông tin thừa nhận nguồn tài nguyên quý giá, nhu cầu trao đổi thông tin người ngày đòi hỏi cao chất lượng, đa dạng loại hình thơng tin chủng loại dịch vụ Điều tạo hội doanh thu cho nhà cung cấp dịch vụ viễn thơng, đặt cho họ khơng khó khăn mặt cơng nghệ Trước đây, lưu lượng chủ yếu tín hiệu thoại, hạ tầng sở viễn thông theo mạng điện thoại công cộng PSTN (Public Switched Telecommunication Network) đủ đáp ứng nhu cầu khách hàng Mạng PSTN hoạt động sở chuyển giao theo chế độ kênh (Circuit Mode) với tổng đài chuyển mạch kênh cho phép chuyển mạch tín hiệu thoại với độ tin cậy cao, đảm bảo tốt tính thời gian thực Ngày tác động hai yếu tố: gia tăng nhu cầu khách hàng đời công nghệ mới, hạ tầng viễn thông nước đứng trước bước ngoặt Sự gia tăng nhu cầu khách hàng loại hình dịch vụ, khơng tín hiệu thoại mà bao gồm hình ảnh, liệu dịch vụ đa phương tiện….Nếu lưu lượng thoại đáp ứng tốt mạng PSTN với loại lưu lượng cịn lại mạng PSTN lại tỏ có nhiều nhược điểm :  Sử dụng băng tần khơng linh hoạt  Lãng phí tài ngun hệ thống  Khơng có chế phát sửa lỗi  Hiệu sử dụng mạng không cao … Để thoả mãn nhu cầu khách hàng, đồng nghĩa với việc gia tăng lợi nhuận, nhà cung cấp dịch vụ viễn thông yêu cầu giải pháp công nghệ thay (hay bổ sung ) cho mạng PSTN Cùng với gia tăng nhu cầu khách hàng, công SV: Tạ Thanh Tùng MSSV: 506103008