ộghép kênh truy nhâp đường dây GK Gatekeeper GSN Gate Serving Node Điểm phục vụ cổng GW Gateway IAD Integrated Access Device Thiết bị truy nhập tích hợp Trang 7 IN Intelligent Network M
TỔNG QUAN MẠNG THẾ HỆ SAU NGN
Tổng quan về mạng NGN
1.1.1 Sự hình thành mạng NGN
Sự gia tăng nhu cầu dịch vụ từ khách hàng đã thúc đẩy sự phát triển nhanh chóng của thị trường công nghệ điện tử, tin học và viễn thông Tuy nhiên, công nghệ chuyển mạch kênh hiện tại phát triển chậm hơn so với sự thay đổi của ngành công nghiệp máy tính Mặc dù chuyển mạch kênh có độ tin cậy cao trong kiến trúc PSTN, nhưng không tối ưu cho chuyển mạch gói Khi mạng ngày càng phong phú, cần một công nghệ mới cho thiết kế chuyển mạch Về mặt kinh doanh, sự cạnh tranh giữa các nhà khai thác dịch vụ buộc họ phải cung cấp dịch vụ giống nhau, dẫn đến chiến lược giảm giá để thu hút khách hàng Tuy nhiên, chỉ dựa vào giá cả không phải là chiến lược lâu dài trong viễn thông; việc tạo ra dịch vụ mới và hấp dẫn là cần thiết để tạo sự khác biệt Đối với nhà đầu tư, thời gian đầu tư và hoàn vốn là yếu tố quyết định, trong đó tỷ lệ giữa đổi mới và kết quả kinh tế của công nghệ là động lực chính Với chi phí vận hành thấp hơn, các nhà điều hành mạng hiện nay đang chuyển sang công nghệ chuyển mạch gói IP.
Với sự gia tăng lưu lượng dữ liệu qua Internet, cần thiết phải phát triển một giải pháp mới tập trung vào dữ liệu để thiết kế chuyển mạch dựa trên công nghệ gói, nhằm chuyển tải cả thoại và dữ liệu Các nhà cung cấp dịch vụ đang hướng tới việc xây dựng Mạng Thế Hệ Mới (Next Generation Network - NGN), nơi hội tụ các dịch vụ thoại, dữ liệu và đa phương tiện trên một mạng duy nhất, sử dụng công nghệ chuyển mạch gói trên mạng xương sống Đây là mạng của các ứng dụng mới với khả năng mang lại lợi nhuận cao và chi phí thấp, không chỉ phục vụ thông tin thoại hay truyền dữ liệu, mà còn là mạng thống nhất, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng và khắt khe từ phía khách hàng với nhiều dịch vụ tiên tiến.
Mạng thế hệ mới NGN không chỉ đơn thuần là một cuộc cách mạng công nghệ mà còn là một bước tiến quan trọng, phản ánh xu hướng phát triển tất yếu trong hạ tầng mạng của thế kỷ 21.
1.1 2 Mục tiêu của mạng thế hế sau NGN
Theo khuyến nghị ITU-T Y.2011 (Tháng 10/2004) thì các mục tiêu được đề ra cho mạng NGN là:
●Thúc đẩy sự cạnh tranh lành mạnh
●Khuyến khích đầu tư cá nhân
●Xác định một khuôn khổ cho kiến trúc và các khả năng để có thể hội tụ các yêu cầu điều chỉnh khác nhau
●Cung cấp sự truy cập mở tới các mạng
-Đảm bảo sự cung cấp phổ biến và truy cập tới các dịch vụ
-Thúc đẩy sự bình đẳng cơ hội cho mọi ng ời ư
Để thúc đẩy sự đa dạng nội dung, cần chú trọng đến sự đa dạng văn hóa và ngôn ngữ Điều này đồng nghĩa với việc công nhận tầm quan trọng của hợp tác toàn cầu, đặc biệt là trong việc hỗ trợ các quốc gia kém phát triển.
1.1 3 Đặc điểm cơ bản của mạng NGN
Thuật ngữ NGN (Mạng thế hệ tiếp theo) dùng để chỉ những sự thay đổi trong cơ sở hạ tầng cung cấp dịch vụ viễn thông NGN được xác định bởi các đặc điểm cơ bản, giúp nâng cao hiệu suất và khả năng cung cấp dịch vụ trong ngành công nghiệp viễn thông.
●Truyền dẫn trên cơ sở gói
●Có sự phân tách các chức năng điều khiển giữa các khả năng mang thông báo, gọi/phiên, và ứng dụng/dịch vụ
●Phân tách sự cung cấp dịch vụ từ truyền dẫn, và cung cấp các giao diện mở
Hỗ trợ đa dạng dịch vụ và ứng dụng cùng các cấu trúc dựa trên khối dựng sẵn, bao gồm cả dịch vụ thời gian thực và không thời gian thực, cũng như các dịch vụ đa phương tiện.
●Các khả năng băng rộng với chất l ợng dịch vụ đầu cuối ư - đầu cuối (end-to- end)
●Tác động với các mạng hiện tại thông qua các giao diện mở
●Sự di dộng mở rộng
●Không hạn chế sự truy cập của ng ời dùng tới các nhà cung cấp dịch vụ ư khác nhau
●Sự đa dạng các kế hoạch nhận dạng
●Thống nhất các đặc điểm dịch vụ cho cùng dịch vụ như sự nhận biết bởi người sử dụng
●Hội tụ các dịch vụ giữa cố định/di động
●Sự độc lập dịch vụ - các chức năng liên quan từ các công nghệ truyền dẫn bên dưới
●Hỗ trợ nhiều công nghệ sắp lạc hậu
●Dễ dàng với các yêu cầu điều chỉnh, ví dụ liên quan đến các liên lạc khẩn cấp, an ninh, cá nhân, ngăn chặn đúng luật, vv…
Kiến trúc mạng NGN
Hình 1.1 dưới đây cho thấy sự phát triển lên mạng NGN từ mạng hiện tại
Hình 1.1: Sự chuyển đổi mạng lên NGN
Xét về mặt chức năng, mô hình cấu trúc mạng NGN bao gồm 5 lớp:
1 Lớp truy nhập (Access): Bao gồm các hệ thống truy nhập cung cấp các cổng kết nối với thiết bị đầu cuối thuê bao thông qua hệ thống hữu tuyến (cáp đồng, cáp quang ) và các hệ thống vô tuyến như thông tin di động, vi ba, vệ tinh, vô tuyến cố định
2 Lớp truyền tải/lõi (Transport/Core): Bao gồm các chuyển mạch lõi (core) và chuyển mạch biên (edge) dựa trên công nghệ ATM/IP, các tuyến truyền dẫn SDH/WDM kết nối các chuyển mạch lõi với nhau và với chuyển mạch biên
3 Lớp điều khiển (Control): Bao gồm các hệ thống điều khiển thực hiện kết nối cuộc gọi, đáp ứng dịch vụ cho thuê bao thông qua việc điều khiển các thiết bị chuyển mạch ATM/IP của lớp truyền tải và lớp truy nhập.
4 Lớp ứng dụng/dịch vụ (Application/Service): Có chức năng cung cấp các ứng dụng và các dịch vụ thoại, phi thoại, các dịch vụ băng rộng, dịch vụ thông minh, các dịch vụ giá trị gia tăng cho khách hàng thông qua các lớp dưới Lớp này liên kết với lớp điều khiển thông qua các giao diện mở API.
5 Lớp quản lý (Management): Thực hiện chức năng quản lý hoạt động của các lớp còn lại Do đó, lớp này có vai trò vị trí đặc biệt, liên quan và xuyên suốt các lớp còn lại
L ớp chuyền tải (Transport / Core)
L ớp ứng dụng/dịch vụ ( Application/service)
Trong cấu trúc mạng NGN, các chức năng truyền dẫn và chuyển mạch được tích hợp trong lớp truyền tải/lõi, với một số mô hình gộp chung lớp truyền tải và lớp truy nhập Điều này cho thấy các thiết bị chuyển mạch và truyền dẫn chỉ đóng vai trò là phương tiện thực hiện chuyển tải lưu lượng Mô hình NGN đặc biệt chú trọng đến các lớp điều khiển và quản lý, trong đó lớp điều khiển hiện nay rất phức tạp do sự tương thích giữa các thiết bị của các hãng khác nhau, cùng với các giao thức, giao diện và báo hiệu điều khiển đa dạng và đang tiếp tục phát triển Lớp quản lý đảm nhận chức năng xuyên suốt các lớp còn lại.
Các thành phần cơ bản của mạng NGN
Trong mạng NGN có các thành phần c bản là:ơ
Softswitch:Trong NGN, Softswitch là bộ n o của mạng, nó có các chức năng ã sau:
Trung tâm báo hiệu và điều khiển cuộc gọi trong toàn mạng quản lý các Gateway truy cập mạng, hoạt động theo nhiều giao thức báo hiệu khác nhau như H323, SIP và MGCP/MEGACO.
-Giao tiếp với báo hiệu của mạng PSTN (chủ yếu là kết nối với mạng báo hiệu SS7) và liên kết với hệ thống Softswitch khác.
Tạo ra các môi trường lập trình mở giúp các hãng thứ ba dễ dàng tích hợp và phát triển ứng dụng trên nền IP, đồng thời kết nối với các môi trường cung cấp dịch vụ hiện có như IN.
Media Gateway (MG) là một giao diện vật lý kết nối giữa mạng chuyển mạch kênh PSTN và mạng chuyển mạch gói IP, chịu trách nhiệm báo hiệu và nhận tín hiệu từ mạng PSTN Nó thực hiện việc nhận và chuyển đổi số điện thoại cùng địa chỉ IP, đồng thời quản lý quá trình xử lý cuộc gọi Quá trình này bao gồm nhận tín hiệu thoại, nén, gói hoá, triệt tiếng vọng và nén khoảng lặng.
Cổng báo hiệu SS7 hoạt động như một cầu nối giữa mạng PSTN và IP, thực hiện việc phiên dịch thông tin báo hiệu giữa hai mạng này.
Application server là phần mềm hoạt động như một lớp trung gian giữa trình duyệt web và các cơ sở dữ liệu, cũng như các ứng dụng kinh doanh Nó quản lý toàn bộ logic và kết nối của ứng dụng, bao gồm cả các ứng dụng client-server truyền thống.
Máy chủ truyền thông (Media Server) thực hiện các chức năng ngoại vi để nâng cao khả năng của Softswitch Nó có thể hỗ trợ xử lý tín hiệu số (DSP - Digital Signal Processing) khi cần thiết Ngoài ra, nếu hệ thống cung cấp dịch vụ IVR (dịch vụ trả trước), các dịch vụ này cũng sẽ được thực thi trên máy chủ truyền thông.
Các công nghệ được áp dụng trong mạng NGN
1.4 1 Các công nghệ áp dụng cho lớp mạng chuyển tải
Lớp mạng chuyển tải trong cấu trúc mạng mới tích hợp cả truyền dẫn và chuyển mạch Theo thông tin từ các nhà cung cấp thiết bị, công nghệ áp dụng cho lớp chuyển tải trong mạng NGN đang được phát triển mạnh mẽ tại nhiều quốc gia.
● Công nghệ truyền dẫn quang SDH, WDM
1.4 2 Công nghệ áp dụng cho lớp mạng truy nhập
● Hữu tuyến: Cáp đồng, xDSL, cáp quang
+ Thông tin di động: Công nghệ GSM hoặc CDMA, truy nhập vô tuyến cố định, vệ tinh
+ Mạng thông tin vệ tinh thế hệ sau: có khả năng hỗ trợ và triển khai các dịch vụ ATM/IP.
Giao diện kết nối của mạng NGN
-Mạng cung cấp dịch vụ
Để triển khai các dịch vụ mới một cách độc lập, mạng NGN sẽ sử dụng các giao thức quan trọng như INAP, Megaco/H.248, SIP, H.323, ISUP và BICC trong các giao diện kết nối Một yếu tố quan trọng của NGN là khả năng tương tác giữa các NGN và giữa NGN với các mạng khác như PSTN, được minh họa qua hình 1.3.
NGN sẽ t ng tác với các mạng khác để đảm bảo:ươ
- Các khả năng truyền thông end- -to end cho những người dùng của các mạng như PSTN đ ợc duy trì ư
-Các khả năng phân phối nội dung cho những người dùng Internet, các mạng TV…
-Kế thừa các dịch vụ phong phú từ các mạng hiện tại
Hình 1.3: Sự ảnh hưởng của NGN với các NGN khác và với mạng hiện tại
Phần dưới đây sẽ nghiên cứu các nguyên tắc cho chức năng ảnh h ởnglẫn ư nhau IWF giữa các NGN
NGN bao gồm hai lớp chính: lớp dịch vụ và lớp truyền dẫn, mỗi lớp có ba mặt: mặt người dùng, mặt quản lý và mặt điều khiển Sự tương tác giữa các NGN hoặc giữa một NGN và các mạng khác có thể diễn ra dưới dạng tác động dịch vụ hoặc tác động mạng Hình 1 minh họa sự tương tác qua lại giữa hai mạng NGN Vị trí chính xác của khối ảnh hưởng lẫn nhau IWU, bao gồm IWF (chức năng ảnh hưởng lẫn nhau), là một yếu tố quan trọng trong quá trình thực hiện, và các IWF này là duy nhất cho từng trường hợp ảnh hưởng lẫn nhau.
Hình 1.4 minh họa sự ảnh hưởng lẫn nhau giữa các lớp của hai NGN Để cung cấp các trường hợp của một IWF, cần xem xét các vấn đề liên quan.
Hình 1.4: Sự ảnh hưởng giữa các lớp của NGN
Lớp người dùng có ảnh hưởng đáng kể đến các quá trình lưu lượng phương tiện, bao gồm chuyển đổi địa chỉ mạng NAT, hoạt động của tường lửa, sắp xếp liên kết, xử lý QoS và biến đổi codec.
Lớp điều khiển đóng vai trò quan trọng trong việc chuyển đổi xử lý, bao gồm các chức năng như điều khiển kết nối, điều khiển logic dịch vụ, đàm phán chính sách người sử dụng, báo hiệu cuộc gọi, đánh địa chỉ và định tuyến.
Lớp quản lý có vai trò quan trọng trong việc điều phối các hoạt động cần thiết, bao gồm việc thanh toán, thiết lập chính sách giới hạn băng thông và thực hiện các phép đo cách sử dụng.
4.Các IWF là duy nhất và khác nhau khi đặt ở các tầng khác nhau.
Dưới đây là sơ đồ kết nối của NGN với mạng di động phổ biến nhất hiện nay, mạng GSM Dựa trên thỏa thuận kết nối với mạng GSM, các nhà điều hành sẽ xử lý cuộc gọi trong PSTN trước khi phân phối tiếp Mô hình cuộc gọi này được phát triển để xác định khả năng xử lý của nhà điều hành trong mạng GSM với mạng IP, bao gồm một số cấu trúc linh hoạt của GSM.
Mô hình này được Eurescom phát triển mang tính định hướng tham khảo Hiện nay, chưa có giải pháp cho loại này.
Hình 1.5: Kết nối tới mạng GSM
Chương 1 đãgiới thiệu các vấn đề cơ bản nhất của NGN như Động lực thúc đẩy sự ra đời của NGN, khái niệm, mục tiêu, đặc điểm, khả năng, mô hình chức năng, mô hình cấu trúc, các thành phần cơ bản của mạng, …Đây sẽ là c sở tốt để ơ đi vào ch ng 2 với nội dung ươ các giao thức báo hiệu và điều khiển trong mạng NGN
CÁC GIAO THỨC BÁO HIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN TRONG MẠNG NGN
Giao thức khởi tạo phiên SIP
Giao thức SIP (Session Initiation Protocol) là giao thức báo hiệu điều khiển lớp ứng dụng được sử dụng để thiết lập, duy trì và kết thúc các phiên truyền thông đa phương tiện Các phiên này bao gồm thoại Internet, hội nghị và các ứng dụng tương tự khác có liên quan đến việc truyền đạt âm thanh, hình ảnh và dữ liệu.
SIP sử dụng các bản tin mời (INVITE) để thiết lập phiên và cung cấp thông tin mô tả phiên truyền dẫn Giao thức này hỗ trợ các phiên đơn băng (unicast) và quảng bá (multicast), tương ứng với cuộc gọi điểm tới điểm và cuộc gọi đa điểm SIP có năm chức năng chính để thiết lập và kết thúc truyền dẫn, bao gồm định vị thuê bao, khả năng thuê bao, độ sẵn sàng của thuê bao, thiết lập cuộc gọi và xử lý cuộc gọi.
SIP là một giao thức thiết kế mở, cho phép phát triển thêm các chức năng mới Sự linh hoạt của các bản tin SIP giúp đáp ứng các dịch vụ thoại tiên tiến, bao gồm cả các dịch vụ thoại di động.
User agent là các ứng dụng hệ thống mà bao gồm máy khách (User Agent Client - UAC) và máy phục vụ (User Agent Server - UAS) Chúng tương ứng với hai thành phần chính trong một hệ thống: máy khách và máy phục vụ.
Client (UAC): Khởi t o các yêu cạ ầu SIP và đóng vai trò như tác nhân chủ ọ g i của người dùng
Server (UAS): Nhận các yêu cầu và thay mặt cho ng i sườ ử ụ d ng gửi trả các đáp ứng, đóng vai trò như tác nhân b g i ị ọ
• Các máy phục vụ mạng (Network server)
Có hai loại Network server là proxy server và redirect server
Proxy server đóng vai trò đại diện cho các client, kết hợp cả chức năng của server và client Nó thực hiện việc thông dịch và viết lại các mào đầu của các bản tin yêu cầu trước khi chuyển đến các server khác Quá trình này giúp proxy server trở thành điểm khởi tạo cho các yêu cầu, đồng thời đảm bảo rằng các phản hồi sẽ được gửi về proxy thay vì trực tiếp đến client.
Máy chủ chuyển hướng (Redirect server) nhận các bản tin yêu cầu SIP và gửi phản hồi cho client với địa chỉ của máy chủ tiếp theo Tuy nhiên, máy chủ này không chấp nhận các cuộc gọi cũng như không xử lý hay chuyển tiếp các bản tin yêu cầu của SIP.
Trong SIP, ngườidùng được đánh địa chỉ như địa chỉ “email”:
• sip:user@domain: sip:serge.tchuruk@vnpt.vn
• sip:user@host: sip:e@vms.vnpt.vn
• sip:user@IP_address: sip:serge@155.137.241.30
• sip:phone_number@gateway: sip:+33-1-40761025@hanoi.net2phone.com
• Định vị máy phục vụ (Locating a server)
Một client có thể gửi yêu cầu SIP tới proxy server nội hạt đã được cấu hình hoặc tới địa chỉ IP và cổng của SIP URL tương ứng Gửi yêu cầu trực tiếp là đơn giản hơn, trong khi gửi yêu cầu SIP theo phương thức thứ hai phức tạp hơn vì nhiều lý do.
- Client phải xác định địa chỉ IP và số hiệu cổng của server mà yêu cầu cần gửi tới.
- Nếu số hiệu cổng không có trong địa chỉ SIP URL được yêu cầu thì cổng mặc định là 5060
- Nếu loại giao thức không được liệt kê trong SIP URL được yêu cầu thì client phải cố gắng thử kết nối UDP và sau đó là TCP
Khách hàng gửi truy vấn đến máy chủ hệ thống tên miền (DNS) để xác định địa chỉ IP của máy chủ Nếu không tìm thấy địa chỉ IP, hệ thống sẽ không thể định vị máy chủ và không thể tiếp tục xử lý yêu cầu.
Sau khi xác định địa chỉ của client, quá trình gửi một hoặc nhiều yêu cầu SIP và nhận phản hồi từ server đích diễn ra Tất cả yêu cầu và phản hồi trong quá trình này đều thuộc về một giao dịch SIP Để đảm bảo tính đơn giản và nhất quán, các trường trong phần đầu của mọi bản tin yêu cầu cần phải tương thích với các trường trong bản tin phản hồi.
Các giao dịch SIP có thể được thực hiện qua giao thức UDP hoặc TCP Khi sử dụng TCP, tất cả các bản tin yêu cầu và phản hồi của giao dịch SIP có thể được gửi qua cùng một kết nối TCP, hoặc các giao dịch riêng biệt giữa hai thực thể cũng có thể sử dụng chung một kết nối TCP Ngược lại, nếu sử dụng UDP, phản hồi sẽ được gửi đến địa chỉ được chỉ định trong phần tiêu đề của bản tin yêu cầu.
• Định vị người sử dụng (Locating user)
Bên bị gọi có khả năng di chuyển giữa các hệ thống cuối khác nhau, chẳng hạn như khi người dùng di chuyển từ mạng LAN về nhà kết nối với ISP hoặc tới một điểm kết nối Internet công cộng trong lúc tham gia hội nghị Vì vậy, dịch vụ định vị của SIP cần phải đảm bảo sự linh hoạt và tính di động của hệ thống cuối IP.
Hệ thống cuối IP có thể đăng ký với máy chủ SIP hoặc các máy chủ định vị khác ngoài phạm vi của SIP Nếu sử dụng các máy chủ định vị ngoài, máy chủ SIP sẽ lưu trữ danh sách các vị trí dựa trên các máy chủ này.
Hoạt động và kết quả định vị người dùng phụ thuộc vào loại SIP server được sử dụng Một server định hướng lại cung cấp toàn bộ danh sách vị trí, cho phép client định vị người dùng trực tiếp, trong khi một proxy server sẽ thử nghiệm các địa chỉ này song song cho đến khi cuộc gọi thành công.
2.2 2 Các bản tin của SIP
SIP, hay Giao thức Khởi tạo Phiên, là một giao thức dựa trên ký tự văn bản với cú pháp tương tự như HTTP Giao thức này bao gồm hai loại bản tin: bản tin yêu cầu do client gửi và bản tin đáp ứng từ server Các bản tin SIP được truyền qua kết nối TCP hoặc bó dữ liệu UDP.
Các mào đầu bản tin được dùng để xác định bên gọi, bên bị gọi, tuyến, kiểu bản tin của cuộc gọi Có4 nhóm mào đầu sau:
- Mào đầu chung (General Header): áp dụng cho các bản tin yêu cầu và đáp ứng.
- Mào đầu thực thể: Xác định thông tin về loại và chiều dài phần mang bản tin
- Mào đầu yêu cầu: Cho phép client thêm các thông tin yêu cầu phụ.
- Mào đầu đáp ứng: Cho phép server thêm các thông tin đáp ứng phụ.
• Các bản tin yêu cầu :
Các bản tin yêu cầu được user agent và network server dùng để định vị, bắt đầu và quản lý cuộc gọi Có sáu bản tin yêu cầu
Giao thức điều khiển cuộc gọi độc lập kênh mang BICC
Giao thức BICC cung cấp chức năng báo hiệu cần thiết cho dịch vụ băng hẹp (PSTN/ISDN) mà không phụ thuộc vào kỹ thuật kênh mang hay kỹ thuật truyền dẫn báo hiệu Bản tin BICC chứa thông tin điều khiển cuộc gọi và điều khiển đường truyền, giúp đơn giản hóa quá trình giao tiếp giữa mạng truyền thống và mạng NGN Mạng NGN, với nền tảng mạng chuyển mạch gói, có khả năng cung cấp đầy đủ dịch vụ băng hẹp thông qua báo hiệu BICC Giao thức này sử dụng lớp Chuyển đổi truyền dẫn báo hiệu (Signalling Transport Converter - STC) để truyền tải bản tin báo hiệu.
Một số sắp xếp các nút hỗ trợ cho báo hiệu BICC bao gồm các nút có chức năng điều khiển kênh mang liên kết Bearer Control Function (BCF), được xem như nút Phục vụ (Serving Nodes - SN) Ngược lại, nút không có BCF liên kết được coi là nút Điều giải cuộc gọi (Call Mediation Node - CMN) Việc điều khiển kênh mang giữa các nút Phục vụ được thực hiện thông qua các giao thức khác.
Trong một nút Phục vụ (SN), các thực thể Chức năng Phục vụ cuộc gọi (Call Service Function) và Chức năng Điều khiển kênh mang (Bearer Control Function - BCF) có thể được phân chia về mặt vật lý Khi hai thực thể hoạt động riêng rẽ, báo hiệu Call Bearer Control (CBC) được sử dụng để đảm bảo kết nối Giao thức CBC được quy định trong Khuyến nghị ITU-T Q.1950.
Báo hiệu điều khiển mang có thể được triển khai thông qua truyền dẫn báo hiệu phân chia hoặc giao thức Bearer Control Protocol (BCP), cho phép tương tác qua giao thức BICC giữa các điểm CSF và giao diện CBC.
“giữa một CSF v một à BCF Giao thức Bearer Control Tunnelling Bearer này được mô tả trong Khuyến nghị ITU-T Q.1990 [62 ]
BICC định nghĩa các tập chức năng sau:
- Các quá trình thiết lập kênh mang forward và backward
- Truyền vận thông tin điều khiển cuộc gọi sử dụng MTP SS7 hay ATM.
- Hỗ trợ hầu hết các dịch vụ băng hẹp hiện có.
Kết nối mại ng xương sống (BNC Backbone Network Connection) là khái niệm quan trọng trong lĩnh vực mạng, cho phép thiết lập kết nối hiệu quả mà không cần đàm phán về mã hóa Điều này không chỉ tối ưu hóa việc sử dụng tài nguyên mạng mà còn cho phép tái sử dụng các BNC còn trống, từ đó nâng cao hiệu suất và khả năng mở rộng của hệ thống mạng.
- Phân tách giải phóng cuộc gọi và kết nối mạng xương sống BNC.
- Các kiểu truyền vận kênh mang được hỗ trợ là : AAL1 và AAL2.
- BICC CS2 được xây dựng trên BICC CS1
- Xây dựng dựa trên BICC CS2, có mở tộng cho tổng đài nội hạt.
- Hỗ trợ kênh mang IP.
- Hỗ trợ truyền vận báo hiệu IP.
- Hỗ trợ cấu trúc ALL1.
- Hỗ trợ chức năng điểm dàn xếp cuộc gọi CMN.
Hình 2.22 - Mô hình chức năng của BICC CS1
Như trên hình 2.22 thể hiện đầy đủ mô hình chức năng của một mạng BICC với các thuật ngữ sau:
BCF có bốn loại chính: BCF-N, BCF-T, BCF-G và BCF-R, mỗi loại đảm nhận chức năng điều khiển kênh mang khác nhau BCF-N, BCF-T và BCF-G hỗ trợ chuyển mạch kênh mang, giao tiếp với CSF và cung cấp các tính năng báo hiệu cần thiết để thiết lập và giải phóng kênh mang Trong khi đó, BCF-R thực hiện chức năng điều khiển chuyển mạch kênh mang và chuyển tiếp các yêu cầu báo hiệu đến BCF tiếp theo, nhằm hoàn thiện quy trình báo hiệu từ đầu cuối đến đầu cuối.
Chức năng làm việc liên mạng kênh mang (Bearer InterWorking Function - BIWF) là một thực thể chức năng quan trọng, cung cấp khả năng điều khiển kênh mang và chuyển mạch trong điểm dịch vụ (Serving Node) Mỗi BIWF bao gồm một BCF, đảm bảo hoạt động hiệu quả trong việc quản lý và chuyển tiếp dữ liệu.
• Điểm dàn xếp cuộc gọi (Call Mediation Node CMN): Một thực thể chức năng cung cấp các tính năng của CSF mà không gắn với 1 thực thể BCF nào.
• Chức năng dịch vụ cuộc gọi (Call Service Function CSF): có 4 kiểu CSF đượcđịnh nghĩa:
Chức năng chuyển tiếp dịch vụ cuộc gọi (CSF T) đóng vai trò quan trọng trong việc thiết lập và duy trì cuộc gọi qua mạng backbone Nó cho phép chuyển tiếp dịch vụ cần thiết bằng cách truyền tín hiệu giữa các CSF ngang hàng, đồng thời sử dụng BCF-T để vận chuyển các dịch vụ kênh mang băng hẹp qua mạng backbone.
Chức năng cổng dịch vụ cuộc gọi (CSF G) thực hiện các hoạt động thiết yếu của một gateway dịch vụ, giúp thiết lập và duy trì cuộc gọi mạng backbone Nó chuyển tiếp báo hiệu giữa các CSF ngang hàng và viện tới BCF-G để truyền tải các dịch vụ kênh mang băng hẹp giữa các mạng backbone.
Chức năng dàn xếp dịch vụ cuộc gọi (CSF-C) cho phép dàn xếp cuộc gọi và thực hiện các hoạt động thiết yếu để thiết lập và duy trì cuộc gọi mạng backbone thông qua việc chuyển mạch báo hiệu giữa các CSF ngang hàng CSF-C hoạt động độc lập và không kết hợp với bất kỳ BCF nào, chỉ đảm nhiệm vai trò điều khiển cuộc gọi.
Điểm phục vụ cổng (GSN) đóng vai trò là cổng kết nối giữa hai miền mạng, bao gồm chức năng CSF-G và một hoặc nhiều BIWF Các BIWF này tương tác với các GSN khác trong miền mạng backbone khác, cũng như với các ISN và TSN trong miền mạng backbone của nó.
Điểm phục vụ giao diện (Interface Serving Node ISN) là một thực thể chức năng quan trọng, cung cấp giao diện với mạng chuyển mạch kênh Nó bao gồm chức năng CSF-N và một hoặc nhiều BIWF, đảm bảo sự kết nối hiệu quả trong hệ thống mạng.
Điểm chuyển mạch (SWN) đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp chức năng chuyển mạch cho mạng backbone Chức năng này bao gồm một BCF-R, cho phép SWN tương tác hiệu quả với các SWN và BIWF khác trong miền mạng backbone của nó.
•Điểm phục vụ chuyển tiếp (TSN): cung cấp tính năng chuyển tiếp giữa hai
SN là một thực thể chức năng bao gồm CSF-T, hỗ trợ nhiều BIWF TSN tương tác với các TSN, GSN và ISN trong miền mạng của chúng.
Các giao thức sử dụng trong mô hình chức năng ởhình trên được cung cấp bởi các phần tử trong mô hình giao thức hình 2.23
•Khối thủ tục BICC bao gồm các chức năng của các phần tử CSF.
Giao thức điều khiển Gateway truyền thông MGCP và MEGACO
MGCP, hay Giao thức Điều khiển Gateway, được IETF phát triển nhằm quản lý các Gateway truyền thông (Media Gateway - MG) Giao thức này cho phép các bộ điều khiển Gateway (MGC) hoặc tác nhân cuộc gọi (Call agent) điều khiển và quản lý hoạt động của các Gateway truyền thông từ xa.
MGCP (Media Gateway Control Protocol) là giao thức master/slave, trong đó MGC (Media Gateway Controller) đóng vai trò là master và MG (Media Gateway) là slave MGC quản lý mọi trạng thái cuộc gọi và hướng dẫn MG từng bước trong quá trình thiết lập cuộc gọi MG không thực hiện bất kỳ hoạt động nào liên quan đến cuộc gọi, như cung cấp tín hiệu dial tone, call progress tone hay chuông, nếu không có lệnh từ MGC.
MGCP chỉ bao gồm 9 lệnh và 3 tín hiệu cơ bản như off-hook và ring Tuy nhiên, điểm mạnh nổi bật của MGCP là khả năng định nghĩa các gói, trong đó chứa tập hợp lệnh và tham số tín hiệu, giúp các thiết bị đầu cuối nhận diện Ví dụ, gói DTMF hỗ trợ quay số kiểu tone, trong khi gói thông báo cho phép truyền tải lời thông báo bằng tiếng nói tới thuê bao.
MGCP giả định một kiến trúc điều khiển cuộc gọi, trong đó sự thông minh điều khiển cuộc gọi không nằm trong các cổng (GW), mà được xử lý bởi các phần tử điều khiển cuộc gọi bên ngoài.
-Trunk Gateways (các GW trung kế): là giao diện giữa mạng thoại và một mạng VoIP.
-Voice over ATM Gateways: Nó hoạt động như là VoIP trunk gateway nhưng nó là giao diện với một mạng ATM
-Residential gateways: cung cấp một giao diện tương tự truyền thống (RJ11) với mạng VoIP
-Access gateways: cung cấp một giao diện tương tự truyền thống (RJ11) hoặc giao diện PBX số với mạng VoIP
-Business gateways: cung cấp giao diện PBX số truyền thống hoặc giao diện PBX chuyển mạch mềm với mạng VoIP.
-Network Access Server: nó có thể gắn một ”modem” với một kênh thoại và cụng cấp truy cập dữ liệu tới Internet.
-Circuit Switchs hoặc Packet Switches: cung cấp giao diện điều khiển cho một phần tử điều khiển bên ngoài
Mô hình kết nối MGCP bao gồm hai thành phần chính: đầu cuối và kết nối Đầu cuối có thể là vật lý hoặc ảo, trong khi kết nối có thể là điểm tới điểm hoặc đa điểm Các kết nối này có thể được thiết lập trên nhiều loại mạng khác nhau.
- Truyền dẫn gói audio sử dụng RTP và UDP trên một mạng TCP/IP.
- Truyền dẫn gói audio sử dụng AAL2 hoặc các lớp thích ứng khác, qua mạng ATM
Truyền dẫn gói trên các kết nối nội bộ, như trục xương sống TDM hoặc hệ thống bus của một cổng gateway (GW), thường được áp dụng cho các kết nối "hairpin" Những kết nối này thường là kết nối cuối trong một GW, nhưng lại được định tuyến ngay lập tức trở về mạng thoại.
2.4.1.2.Sử dụng giao thức SDP
Đại lý gọi sử dụng MGCP để truyền đạt cho GW các thông số kết nối như địa chỉ IP, cổng UDP và các đặc tính RTP, cũng như kiểu truyền thông âm thanh Những mô tả này tuân theo quy tắc được xác định trong giao thức mô tả phiên SDP (Session Description Protocol) do IETF quy định.
SDP cho phép mô tả hội nghị đa phương tiện, trong khi MGCP chỉ sử dụng SDP để thiết lập các kênh âm thanh và truy cập dữ liệu Các mô tả phiên ban đầu xác định rõ ràng kiểu truyền thông, bao gồm kiểu "audio" cho kết nối âm thanh và kiểu "nas" cho truy cập dữ liệu.
2 4.1.3 Các lệnh và các đáp ứng của MGCP
Có 9 lệnh trong giao thức MGCP:
• GW sẽ sử dụng lệnh Notify để thông báo cho Call agent biết khi có yêu cầu xảy ra
Đại lý gọi có khả năng gửi lệnh EndpointConfiguration đến một GW, nhằm chỉ định các thuộc tính mã hóa (theo luật A) cho đường dây của đầu cuối, bao gồm cả PSTN và PBX.
Agent có thể gửi lệnh NotificationRequest để yêu cầu Gateway (GW) chờ đợi các sự kiện quan trọng như nhấc máy, đặt máy hoặc âm DTMF Lệnh này cũng có thể áp dụng cho các yêu cầu tín hiệu như rung chuông.
The call agent can utilize the CreateConnection command to establish a connection endpoint within the gateway (GW) This command includes essential parameters that are crucial for its functionality.
- Local (Remote) Connection Description: tham số này để mô tả các đặc tính kếtnối:
+ Khoảng thời gian đóng gói
+ Sử dụng các dịch vụ đặt trước (RSVP).
+ Sử dụng bảo mật RTP (mã hoá).
+ Chỉ gửi: có thể được sử dụng cho thông báo.
+ Chỉ nhận: có thể được sử dụng để nhận các thông báo.
+ Gửi / Nhận: Đàm thoại hai bên bình thường.
• Call agent có thể sử dụng AuditEnpoint và AuditConnection để lấy thông tin về trạng thái của đầu cuối và bất kỳ các kết nối kết hợp với nó.
Agent cuộc gọi có thể sử dụng lệnh ModifyConnection để điều chỉnh các thông số kết nối đã được thiết lập trước đó hoặc cung cấp thông tin cần thiết cho việc hoàn thành các kết nối hai chiều.
Call agent sử dụng DeleteConnection để xóa một kết nối hiện có Đồng thời, DeleteConnection cũng có thể được GW sử dụng để thông báo cho call agent rằng một kết nối không thể duy trì lâu hơn nữa.
GW có thể sử dụng lệnh RestartInProgress để thông báo cho call agent rằng GW hoặc một nhóm các đầu cuối do GW quản lý đang tạm ngừng dịch vụ hoặc đang phục hồi dịch vụ.
Tất cả các lệnh của MGCP đều nhận được phản hồi, mỗi phản hồi đi kèm với một mã phản hồi để thông báo trạng thái của lệnh Mã phản hồi này là một số nguyên, thường được phân loại thành ba dải giá trị khác nhau.
- Giá trị từ 200 đến 299 chỉ thị thành công.
- Giá trị từ 400 đến 499 cảnh báo lỗi nhất thời.
- Giá trị từ 500 đến 599 cảnh báo lỗi thường xuyên
2.4.1.4.Các sơ đồ cuộc gọi
GIAO TIẾP BÁO HIỆU GIỮA CHUYỂN MẠCH MỀM VÀ MẠNG BÁO HIỆU SỐ 7
Báo hiệu số 7
Hệ thống báo hiệu số 7 (CCS7 hay SS7) được phát triển bởi Hội đồng tư vấn về Điện báo và Điện thoại quốc tế (CCITT, nay là ITU-T) vào những năm 1979-1980, nhằm tối ưu hóa cho mạng quốc gia và quốc tế sử dụng trung kế số Hệ thống này cho phép tốc độ đường báo hiệu đạt 64kbps Đồng thời, mô hình tham chiếu các hệ thống mở OSI cũng đã được phát triển tương đối hoàn chỉnh và áp dụng cho báo hiệu số 7.
3.1.1 Các thành ph ần chính của mạng báo hiệu số 7
Hình 3.1: Các thành phần cơ bản của mạng báo hiệu số 7
- Điểm chuyển mạch dịch v ụ(Service Switching Point SSP)–
SSP là thành phần quan trọng kết hợp với các node chuyển mạch để đảm bảo việc truyền tải thông tin trong mạng Nó hoạt động như một giao diện giữa mạng báo hiệu số 7 và mạng truyền tải, cho phép tất cả các trạm tổng đài, bao gồm cả tổng đài trung tâm và quá giang, kết nối thông qua các SSP Mỗi SSP được thiết kế để kết nối trực tiếp với các node gần nhất, trong khi việc liên lạc với các điểm báo hiệu xa phụ thuộc hoàn toàn vào khả năng định vị và định tuyến của mạng.
- Điểm chuyển tiếp báo hiệu (Signal Transfer Point_STP)
STP là các nút chuyển mạch có chức năng biên dịch nhãn định tuyến và định tuyến lưu lượng mạng SS7 giữa các nhà cung cấp không kết nối trực tiếp Chúng định tuyến các bản tin SS7 đến các Điểm điều khiển dịch vụ (SCP), nơi lưu trữ dữ liệu Toàn bộ quá trình thông tin trong mạng SS7 được thực hiện qua STP, ngay cả với các nút kề nhau STP cũng phân phối và nhận các cuộc gọi SS7 từ các mạng khác, bao gồm cả các nhà cung cấp dịch vụ quốc tế và vô tuyến, có thể triển khai SS7 theo nhiều cách khác nhau Thực tế, STP thường được triển khai theo từng cặp để nâng cao hiệu suất hệ thống và độ tin cậy của mạng.
- Điểm điều khiển dịch vụ(Service Control Point_SCP)
SCP cho phép truy cập vào cơ sở dữ liệu thông tin cần thiết cho quá trình hoạt động của mạng, thường liên quan đến biên dịch và chuyển đổi dữ liệu Nó cũng bao gồm ngày càng nhiều dữ liệu cần thiết cho các dịch vụ vô tuyến và Internet.
3.1.2 Các ki u tuy n báo hi ể ế ệu
Các tuyến báo hiệu trong mạng báo hiệu số 7 được phân loại dựa trên ứng dụng của chúng trong mục đích báo hiệu Những tuyến báo hiệu này được chia thành các loại khác nhau để phục vụ cho các nhu cầu cụ thể trong hệ thống.
Tuyến A (Access) là kết nối giữa một STP và một SSP hoặc SCP, được sử dụng chủ yếu để phân phát tín hiệu từ hoặc đến các điểm cuối báo hiệu như SSP hay SCP.
Tuyến B (Bridge) là cầu nối giữa các cặp STP trong cùng một mạng, nhằm tăng cường độ tin cậy của mạng báo hiệu Chúng được sử dụng để đảm bảo hoạt động liên tục khi một hoặc vài tuyến báo hiệu gặp sự cố.
Tuyến C (Cross) đóng vai trò quan trọng trong việc kết nối các STP trong cùng một cặp, nhằm tăng cường độ tin cậy của mạng báo hiệu Việc sử dụng tuyến này giúp đảm bảo hoạt động liên tục của hệ thống ngay cả khi một hoặc vài tuyến báo hiệu gặp sự cố.
- Tuyến D (Diagonal): kết nối giữa các cặp STP thuộc hai mạng khác nhau
Hình 3.2: Các tuyến báo hiệu trong mạng báo hiệu số 7
Tuyến E (Extend) là các tuyến kết nối dự phòng được triển khai để tăng độ tin cậy cho hệ thống Khi một SSP kết nối với STP "nhà" thông qua một số tuyến A, việc bổ sung các tuyến E giúp đảm bảo kết nối với STP thứ hai trong trường hợp không thể kết nối với SSP.
Tuyến F (Fully associated) là các tuyến kết nối trực tiếp giữa hai điểm báo hiệu Tuyến F chỉ được phép hoạt động trong kiến trúc mạng báo hiệu kiểu kết hợp.
Giao thức SS7 được chia thành các phân lớp, tương ứng với mô hình 7 lớp OSI Cụ thể, MTP-1, MTP-2, MTP-3 tương ứng với các lớp 1, 2, 3 trong mô hình OSI Về giao thức truyền vận, SS7 sử dụng giao thức điều khiển kết nối báo hiệu SCCP, hỗ trợ cho giao thức TCAP Các giao thức TUP và ISUP thực hiện các chức năng tương ứng từ lớp 4 đến lớp 7 của mô hình OSI, trong khi TCAP hoạt động từ lớp 5 đến lớp 7.
Hình 3.3: Mô hình giao thức SS7
3.1.3.1 Ph n truy n b n tin Message Tra ầ ề ả - nsfer Part MTP
MTP mức 1 tương đương với lớp vật lý trong mô hình OSI, xác định các đặc tính vật lý, điện và chức năng của đường báo hiệu, theo khuyến nghị CCITT G703, G732 và G734 Mức này bao gồm các đường truyền dẫn số liệu hai chiều với hai kênh hoạt động ngược chiều nhau Kênh số liệu báo hiệu có thể là số hoặc analog, trong đó kênh số được thiết lập qua các kênh truyền dẫn số 64Kbps và bộ chuyển mạch số, còn kênh analog được thiết lập qua kênh truyền dẫn analog tần số thoại 4kHz và MODEM thoại.
MTP mức 2 tương đương với lớp 2 trong mô hình phân lớp OSI, thực hiện chức năng đường báo hiệu Nó cùng với MTP mức 1 cung cấp một đường số liệu để chuyển giao tin cậy các bản tin báo hiệu giữa hai điểm báo hiệu được xác định trước.
Các chức năng của liên kết báo hiệu MTP mức 2 bao gồm:-
-Đồng bộ các cờ hiệu và xác định giới hạn của đơn vị báo hiệu.
-Phát hiện lỗi, giám sát lỗi và sửa lỗi.
-Điều khiển luồng báo hiệu mức 2.
MTP mức 3 tương đương với lớp mạng trong mô hình OSI, đảm nhiệm việc xử lý bản tin và quản trị mạng Nó thực hiện các chức năng phân biệt, định tuyến và phân phối các bản tin qua các đường truyền được thiết lập bởi giao thức mạng.
3.1.3.2 Phần người sử dụng ISDN (ISUP)
ISUP là một giao thức quan trọng dùng để thiết lập, quản lý và giải phóng các kênh trung kế giữa các tổng đài Nó hỗ trợ cả cuộc gọi ISDN và không phải ISDN, giúp tối ưu hóa quá trình kết nối và truyền tải thông tin.
SIGTRAN
Với việc chuyển dịch từ phương thức truyền tải TDM sang phương thức gói (IP), việc kết hợp giữa mạng báo hiệu SS7 hiện tại và mạng giao thức IP trở nên quan trọng Triển khai kiến trúc tích hợp này sẽ giúp các nhà khai thác mạng tận dụng ưu điểm của thiết bị IP trong môi trường SS7, đồng thời giảm chi phí đầu tư và tránh việc thay thế mạng báo hiệu hiện tại Điều này cũng sẽ giải quyết các vấn đề phát sinh do sự gia tăng nhanh chóng của mạng SS7, bao gồm tình trạng quá tải kênh và chia tải.
Nhóm làm việc SIGTRAN của IETF đã triển khai chuẩn hoá bộ giao thức truyền tải báo hiệu SS7 qua mạng IP Để đảm bảo thành công cho việc truyền tải SS7 qua IP (SS7oIP), một vấn đề quan trọng là SIGTRAN cần cung cấp khả năng truyền tín hiệu và hiệu suất cao hơn so với mạng SS7 hiện tại.
Giao thức SIGTRAN là một giải pháp tin cậy cho việc truyền tải các bản tin SS7 qua mạng IP, bao gồm hai thành phần chính: giao thức truyền tải chung cho các lớp giao thức SS7 và module tương thích để mô phỏng các lớp thấp hơn của giao thức Chẳng hạn, nếu module xử lý SS7 trong Softswitch đảm nhiệm bản tin MTP lớp 3, thì SIGTRAN cung cấp các chức năng tương đương với MTP lớp 2 Tương tự, khi xử lý ở mức ISUP và SCCP, SIGTRAN đảm bảo chức năng giống như MTP lớp 2 và lớp 3, cũng như đối với TCAP Do đó, SIGTRAN được xem như một tập hợp các giao thức để thực hiện việc giả lập SS7 trong mạng IP.
Giao thức SIGTRAN cung cấp tất cả các chức năng cần thiết để hỗ trợ cho báo hiệu SS7 qua mạng IP, bao gồm:
•Phân phối tuần tự các bản tin trong các luồng điều khiển độc lập.
•Chỉ ra điểm báo hiệu nguồn và đích
•Phát hiện lỗi, truyền lại và các thủ tục sửa sai khác.
•Khôi phục lại các thành phần nằm trong các đường chuyển tiếp.
•Điều khiển tránh nghẽn trên Internet.
•Xác định trạng thái của các thực thể trên mạng (đang phục vụ, ngừng phục vụ).
•Hỗ trợ cơ chế bảo mật để bảo vệ các thông tin báo hiệu.
•Mở rộng khả năng hỗ trợ về bảo mật và các yêu cầu phát triền về sau.
Kiến trúc giao thức SIGTRAN
Kiến trúc này được định nghĩa gồm 3 thành phần chính:
Một giao thức IP tiêu chuẩn
Giao thức truyền tải báo hiệu chung (SCTP) được IETF định nghĩa nhằm cung cấp một bộ chức năng vận chuyển tin cậy cho việc truyền tải báo hiệu.
Một phân lớp thích ứng hỗ trợ các hàm nguyên thủy như chỉ thị quản lý là cần thiết cho giao thức thích ứng báo hiệu IETF đã định nghĩa một số giao thức phân lớp thích ứng mới, bao gồm M2PA, M2UA, M3UA, SUA và IUA Chỉ một giao thức có thể được thực hiện tại một thời điểm nhất định.
Hình 3.4: Kiến trúc giao thức SIGTRAN
3.2.1 Giao thức truyền dẫn điều khiển luồng SCTP
SCTP (Stream Control Transmission Protocol) là một giao thức truyền tải báo hiệu mới được IETF định nghĩa trong RFC 2960 Giao thức này được thiết kế để truyền tải các bản tin báo hiệu của mạng PSTN qua mạng IP, đồng thời hỗ trợ nhiều ứng dụng khác nhau.
SCTP là giao thức truyền tải tin cậy, hoạt động trên mạng gói không kết nối như IP, cung cấp dịch vụ đáng tin cậy cho người sử dụng.
- Truyền dẫn không lặp không có lỗi và có xác nhận dữ liệu người dùng
- Phân mảnh dữ liệu để phù hợp với kích thước của các MTU.
Phân phát các bản tin người sử dụng theo thứ tự trong nhiều luồng, với tùy chọn cho việc phân phát đến các bản tin riêng biệt một cách có thứ tự.
- Lựa chọn ghép nhiều bản tin người sử dụng vào một gói tin SCTP đơn
- Khả năng chấp nhận lỗi mức mạng thông qua việc hỗ trợ multi homing tại - cả hai phía của liên kết
M2UA là giao thức do IETF định nghĩa, cho phép truyền tải các bản tin báo hiệu thuê bao MTP2, như MTP3, qua IP bằng SCTP Giao thức này cung cấp các dịch vụ tương đương cho người dùng, tương tự như MTP2 cung cấp cho MTP3 M2UA thường được sử dụng giữa Gateway báo hiệu và MGC trong mạng VoIP.
Gateway nhận bản tin SS7 từ giao diện MTP1 và MTP2 tại các điểm cuối báo hiệu như SCP và SSP trong mạng PSTN Nó cũng kết thúc link báo hiệu ở MTP2, truyền MTP3 và các lớp trên cho MGC hoặc các điểm báo hiệu IP thông qua M2UA trên nền SCTP/IP.
M2PA là một giao thức hỗ trợ truyền tải bản tin MTP3 qua mạng IP bằng cách sử dụng SCTP, cho phép quản lý bản tin MTP3 và mạng giữa hai điểm báo hiệu số 7 Điểm báo hiệu IP hoạt động tương tự như điểm SS7 truyền thống nhưng sử dụng mạng IP thay vì mạng SS7 M2PA cũng cung cấp đầy đủ các dịch vụ cơ bản mà MTP2 cung cấp cho MTP3.
M2PA có thể được áp dụng giữa gateway báo hiệu và bộ điều khiển gateway truyền thông, giữa gateway báo hiệu và điểm báo hiệu IP, cũng như giữa hai điểm báo hiệu IP Gateway báo hiệu có khả năng sử dụng M2PA trên nền tảng IP hoặc MTP2 trên các liên kết SS7 truyền thống để thực hiện việc gửi và nhận các bản tin MTP3.
M2PA thúc đẩy sự tích hợp giữa mạng SS7 và mạng IP, cho phép các nút trong mạng chuyển mạch kênh truy cập cơ sở dữ liệu điện thoại IP và các nút khác trong mạng IP thông qua báo hiệu SS7 Đồng thời, M2PA cũng cho phép các ứng dụng điện thoại IP truy cập vào cơ sở dữ liệu SS7, bao gồm LNP, điện thoại miễn phí và cơ sở dữ liệu thuê bao di động.
M2PA và M2UA khác nhau ở những điểm sau:
M2PA là một gateway báo hiệu, được xác định là điểm báo hiệu số 7 với mã điểm báo hiệu cụ thể Trong khi đó, M2UA là gateway báo hiệu không phải là điểm báo hiệu số 7 và không có mã điểm báo hiệu.
•M2PA: Kết nối giữa Gateway báo hiệu và điểm báo hiệu IP như là một link báo hiệu SS7.
M2UA là giao thức kết nối giữa Gateway báo hiệu và MGC, không phải là một liên kết báo hiệu Thực chất, nó chỉ đơn giản là sự mở rộng của MTP từ Gateway báo hiệu đến MGC.
CÔNG NGHỆ IMS CỦA HUAWEI ĐANG THỬ NGHIỆM TẠI VIETTEL
Nền tảng phần cứng và phần mềm
Phần cứng của mạng lõi IMS được thiết kế dựa trên kiến trúc viễn thông chuẩn mở (OSTA), cung cấp các bảng mạch, rack, shelf và phần mềm cho mạng NGN Kiến trúc này tuân thủ các tiêu chuẩn do hiệp hội kỹ sư quốc tế quy định.
Tất cả nhằm đáp ng đưứ ợc nhu cầu vận hành, bảo dưỡng, xử lý, mềm dẻo và thuận tiện khi đưa vào ứng dụng
Với kiến trúc mạng lõi IMS được phát triển trên nền tảng hệ thống quản trịMiddleware bao gồm là DOPRA và VRP
DOPRA là viế ắ ủt t t c a thu t ng ki n trúc phân phối mở và chương trình ậ ữ ế hướng đối tượng thời gian thực (distribute open and object orient programmable - real-time architecture.
Những phần mềm phát tri n trên DOPRA có thể ể chạy trên nhiều h điệ ều hành như: Linux, Vxwork, Windows, Unix, Solaris
VRPlà từviết tắt của thuật ngữ ề n n tảng định tuyến ảo.
Mạng lõi IMS được phát triển để hỗ trợ nhiều giao thức truyền thông khác nhau như SIP, H.323, MGCP, H.248, SIGTRAN, Diameter, COPS và DNS, giúp tối ưu hóa khả năng giao thoa giữa các dịch vụ thoại và dữ liệu.
Hiện nay, dự án thử nghiệm NGN IMS mà Huawei đang thực hiện sử dụng hệ điều hành SuSe Linux 10.2 và Redhat Linux AS 4.3 để quản lý hoạt động của các card và thiết bị trong mạng lõi.
Các giao diện và giao thức sử dụng trong Huawei IMS
Để chuyển các dịch vụ đa phương tiện qua miền chuyển mạch gói (PS) trong kiến trúc IMS, cần sử dụng giao thức điều khiển phiên đơn giữa thiết bị người dùng (UE) và CSCF qua giao diện Gm.
Giao thức điều khiển một phiên đơn được sử dụng để điều khiển phiên giữa các giao diện như sau:
Hình 4.5: Các giao diện giữa các thành phần trong IMS
Các giao thức được sử dụng trên giao diện Gm giữa UE và CSCF trong kiến trúc này sẽ dựa trên SIP
Giao diện Vị trí và chức năng Giao thức
Gm Giữa thuê bao và P-CSCF, thực hiện chức năng đăng kí và điều khiển phiên
Mw Sử dụng liên kết bản tin và chuyển tiếp thông tin giữa
CSCF và thuê bao khi đăng kí và các luồng phiên
Cx Được sử dụng để liên kết giữa CSCFvà HSS
Thông tin định tuyến từ CSCF tới HSS Bảo mật các thông tin mà CSCF tải từ HSS và được yêu cầu mã hóa cho thuê bao truy nhập
Thông tin thuê bao được chọn lọc trong HSS và gửi tới CSCF
Mi Nẳm giữa CSCF và BGCF
S-CSCF chuyển tiếp báo hiệu điều khiển phiên tới BGCF Sau đó, BGCF sẽ lựa chọn MGCF phù hợp cho việc kết nói với PSTN hoặc mạng 2G/3G
Mr Giao diện giữa CSCF và MRFC
Thông qua giao diện này S-CSCF sẽ liên kết được các tài nguyên dịch vụ mạng
ISC Giao diện giữa S-CSCF và AS
Tùy thuộc vào yêu cầu của thuê bao, HSS và các dịch vụ SIP gửi từ đầu cuối IMS, AS sẽ xử lý các dịch vụ tăng thêm.
Mp Giao diện giữa MRFP và MRFC
Thông qua giao diện này, MRFC điều khiển được âm thông báo, hội nghị và nhận DTMF và gửi
Lương Thị Huyền 90 Cao học ĐT1 -0709
Mô hình kết nối Huawei IMS với mạng Viettel
So do ket noi thu nghiem NGN IMS - MSC
Media Lan switch IMS Network
Hình 4.6: Mô hình kết nối IMS với mạng VIETTEL
Lương Thị Huyền 91 Cao học ĐT1 -0709
Các thủ tục trong NGN IMS
Hình 4.7: Thủ tục đăng kí
- Khi thuê bao hay user đăng nhập hệthống, thuê bao sẽ ử g i thông điệp Register của UE đến P CSCF Thông tin này bao g m thông tin v- ồ ề ố s thuê bao
- Sau đó P-CSCF sẽ ử g i thông tin đăng kí REGISTER đến I CSCF -
- Lúc này I CSCF sẽ ử- g i b n tin Diameter t i ả ớ HSS đề HSS gán cho địa ch S-ỉ CSCF tương ứng
- I-CSCF chuyển tiếp yêu cầu đăng kí đến S-CSCF tương ứng
- S-CSCF gửi bản tin Diameter với HSS để ậ c p nh t h s thuê bao, các d ch v ậ ồ ơ ị ụ đăng ký và các thông tin liên quan đến b o m t ả ậ
- Sau khi thông tin thuê bao đã được S SCF download nó s-C ẽ ử g i b n tin 401 ả Unauthorized cho I-CSCF
- I-CSCF tiếp tục g i b n tin 401 tử ả ới P-CSCF.
- P-CSCF gửi bản tin 401 tới thuê bao
Lương Thị Huyền 92 Cao học ĐT1 -0709
4.4.2 Thủ tục đăng kí lại
Hình 4.8: Thủ tục đăng kí lại
- Thuê bao sẽ ử ả g i b n tin REGISTER tới P-CSCF.
- P-CSCF tiếp tục chuyển bản tin REGISTER c a thuê bao tủ ới I-CSCF
- I-CSCF gửi bản tin Diameter g i tứ ới HSS để tìm thông tin và địa chỉ ủ c a S- CSCF tương ứng
- Sau khi I-CSCF download được địa ch c a S-CSCF t ng ứng I CSCF sỉ ủ ươ - ẽ ử g i bản tin REGISTER của thuê bao tới S CSCF.-
S-CSCF gửi bản tin Diameter chứa thông tin thuê bao đến HSS HSS cập nhật lại thông tin thuê bao, bao gồm tài khoản, mật khẩu và các thông tin dịch vụ, sau đó gửi lại cho S-CSCF.
- S-CSCF sẽ ửi lại bản tin OK Xác nhận thủ ục đăng kí ề g t v I-CSCF.
- I-CSCF chuyển tiếp thông tin xác nhận OK tới cho P-CSCF
- P-CSCF gửi bản tin 200 OK về thuê bao
- Thủ ụ t c đăng kí lại hoàn tất.
Lương Thị Huyền 93 Cao học ĐT1 -0709
4.4.3 Thủ tục cuộc gọi IMS – IMS
- Thuê bao UE gửi bản tin Invite tới P-CSCF-A Bản tin Invite chưa thông tin về thuê bao chủ gọi, số bị gọi, địa chỉ của số chủ gọi.
Hình 4.9: Thủ tục cuộc gọi 2 thuê bao IMS
- P-CSCF-A chuyển tiếp bản tin Invite tới S-CSCF A.-
- S-CSCF-A gửi bản tin Invite tới máy chủ ứng dụng AS A Tại đây, sẽ kiểm tra - các dịch vụmà thuê bao UE-A đăng kí.
- S-CSCF tiếp tục gửi bản tin Invite tới I-CSCF B.-
I-CSCF sẽ gửi bản tin Diameter để xác minh thông tin của số bị gọi trong HSS-B, bao gồm vị trí, tài khoản, mật khẩu dịch vụ và địa chỉ của S-CSCF-B tương ứng.
- I-CSCF-B sau khi download các thông tin về số bị gọi từ HSS sẽ gửi bản tin Invite tới S-CSCF B.-
Lương Thị Huyền 94 Cao học ĐT1 -0709
S-CSCF-B tiếp tục gửi bản tin Diameter đến máy chủ ứng dụng AS-B trong mạng B, nơi S-CSCF-B sẽ tiến hành kiểm tra lại các dịch vụ mà thuê bao UE-B đã đăng ký.
S-CSCF-B gửi bản tin Invite đến P-CSCF-B, trong đó bao gồm tất cả thông tin cần thiết như số chủ gọi, số bị gọi và các dịch vụ mà số bị gọi đã đăng ký.
- P-CSCF-B gửi bản tin Invite tới thuê bao UE- B.
- Song song với các bản tin Invite là các bản tin 183 (bản tin xử lý phiên) Sau đó
UE-B sẽ gửi bản tin 200 (bản tin đồng ý) tới P-CSCF- B
- Tiếp tục các bản tin 200 gửi đến UE- A.
- Sau đó, liên lạc giữa UE-A và UE-B sẽ được thiết lập.
4.4.4.Cuộc gọi từ thuê bao PSTN, Mobie – IMS
- Thuê bao PSTN, Mobile gử ải b n tin Invite tới I-CSCF
- I-CSCF gửi bản tin Diameter tới HSS Tại đây nó sẽdownload các thông tin về s b gố ị ọi: tài khoản, mật khẩu, dịch vụ và địa chỉ ủ c a S CSCF t- ương ứng.
- I-CSCF sau khi download các thông tin t HSS sừ ẽ ử g i bản tin Invite tới S-CSCF
Lương Thị Huyền 95 Cao học ĐT1 -0709
Hình 4.10: Thủ tục cuộc gọi từ thuê bao PSTN – IMS
- S-CSCF gửi bản tin Invite tới P CSCF.-
- P-CSCF gửi bản tin Invite tới thuê bao IMS.
- Lúc này, thuê bao IMS sẽ ử ả g i b n tin 180 (rung chuông) về P-CSCF
- P-CSCF tiếp tục gửi bản tin 180 (ringing) tới S-CSCF
- S-CSCF gửi bản tin 180 tới I-CSCF.
- I-CSCF gửi bản tin tới thuê bao di động, hoặc cố định.
- Thuê bao IMS gử ải b n tin 200 OK (ch p nhậấ n) k t n i ế ố
- Tiếp tục giống như ản tin 180 Ringing b
- Khi thuê bao di động hay cố định nhận bản tin OK.
- Cuộc thoại sẽ được kết nối giữa thuê bao di động và cố định.
Lương Thị Huyền 96 Cao học ĐT1 -0709
Các dịch vụ IMS Viettel thử nghiệm
IMS offers a wide range of services, including IMS voice, video services, IP Centrex services, group services, messaging services, and conference services Currently, the services being implemented and tested include basic services, conference calling, and group Centrex services.
Hệ thống NGN Huawei IMS cung cấp các dịch vụ thoại giống như PSTN, nhưng đa dạng hơn với khả năng sử dụng trên nhiều thiết bị đầu cuối khác nhau Các thiết bị đầu cuối chính được sử dụng trong hệ thống này bao gồm Softphone và IP Phone.
- Cuộc gọi từthuê bao IMS thuê bao PSTN, Mobile–
- Cuộc gọi từthuê bao PSTN, Mobile IMS–
- Cuộc gọi từthuê bao Softphone (IMS) tới thuê bao Softphone (IMS)
- Các cuộc gọi từthuê bao Softphone – Softphone có hình ảnh
- Cuộc gọi từmáy thuê bao IP Phone IP Phone có h– ỗ ợ tr hình ảnh
- Cuộc gọi từIP Phone IP Phone (c– ả2 đều hỗ ợ tr hình nh) ả
- Chuyển tiếp cuộc gọi không điều kiện (Call forwarding unconditional)
- Chuyển tiếp cuộc gọi khi bận (Call forwarding when busy)
- Chuyển tiếp cuộc gọi khi không trả ờ l i (Call forwarding no reply)
- Dịch vụbáo thức (Alarm call)
- Lựa chọn nhận cuộc gọ ếi đ n
- Hiển thị ố s chủ ọi (CLIP) g
- Thiết lập thoại hội nghị ạ t i thời điểm hiện tại qua Web
Lương Thị Huyền 97 Cao học ĐT1 -0709
- Thiết lập thoại hội nghị ại thờ t i điểm tương lai qua Web
- Thiết lập thoại hội nghị ại thờ t i điểm hiện tại qua nghe âm thông báo (IVR)
- Thiết lập thoại hội nghị ại thời điểm tương lai qua nghe âm thông báo (IVR) t
- Thiết lập các chức năng cuộc hội nghị: khóa hội nghị, mở ội nghị, kết thúc h hội nghị, mời các thành viên tham gia hội nghị
Tiến hành khai báo nhóm Centrex với tối thiểu 3 thành viên và thực hiện khai báo địa chỉ cho nhóm Centrex Các nhóm Centrex này có những đặc điểm riêng biệt của nhóm.
PBX truy n thề ống, hoặc nhóm Centrex v i các d ch v Call park, call pick up, ớ ị ụ
Automatic callback, Simulation rings, Sequential rings
Dịch vụ Find me follow me cung cấp cho khách hàng nhiều số điện thoại để liên lạc, trong đó số IMS là số chính để mọi người có thể kết nối Nhà cung cấp mạng sử dụng số IMS để thiết lập dịch vụ cho khách hàng, giúp đảm bảo rằng khách hàng luôn có thể được liên lạc bất cứ lúc nào.
Lương Thị Huyền 98 Cao học ĐT1 -0709
Mạng thế hệ sau NGN là mục tiêu quan trọng của các mạng viễn thông hiện đại, với động lực phát triển đến từ khả năng công nghệ tiên tiến và nhu cầu ngày càng cao của thị trường.
Cấu trúc mạng báo hiệu và điều khiển cần có độ linh hoạt cao để đảm bảo an toàn cho mạng lưới và chất lượng dịch vụ Đồng thời, cần đảm bảo sự phối hợp hoạt động và khả năng chuyển tiếp hiệu quả với mạng báo hiệu số 7.
Việc tổ chức mạng điều khiển, báo hiệu dựa trên số l ợng thuê bao theo vùng ư lưu lượng và nhu cầu phát triển dịch vụ
Vấn đề điều khiển kết nối và phối hợp báo hiệu là một thách thức phức tạp, với nhiều tính năng đang được thử nghiệm và kiểm tra Do đó, cần thiết phải thực hiện các nghiên cứu sâu hơn để đạt được mức độ chi tiết cần thiết.
Trong bối cảnh hiện tại của Việt Nam, việc nghiên cứu và phát triển các module phần cứng cho chuyển mạch mềm gặp nhiều khó khăn do ngành công nghiệp vi điện tử còn hạn chế Tuy nhiên, chúng ta có khả năng phát triển phần mềm cho các máy chủ, thực hiện đầy đủ chức năng trong kiến trúc Softswitch, tương tự như nhiều nhà phát triển trên thế giới, cũng như các ứng dụng dịch vụ trên mạng NGN.
Trong giai đoạn đầu, lưu lượng của mạng NGN chủ yếu được kết nối qua các Media Gateway Tuy nhiên, trong tương lai gần, mạng NGN sẽ chứng kiến sự gia tăng đáng kể số lượng thuê bao sử dụng dịch vụ thoại và truy cập internet băng rộng thông qua các Access Gateway Nhiều chuyên gia nhận định rằng sự chuyển đổi này sẽ mang lại nhiều cơ hội phát triển cho mạng NGN.
Lương Thị Huyền, sinh viên Cao học ĐT1 - 0709, nhận định rằng giao thức SIP hứa hẹn sẽ đóng vai trò quan trọng trong tương lai, đặc biệt với các thiết bị đầu cuối như điện thoại IP, Mobile IP, và các chương trình Multimedia trên PC Em xin chân thành cảm ơn thầy hướng dẫn Nguyễn Đức Thuận cùng các anh chị tại trung tâm điều hành kỹ thuật KV1 Viettel đã nhiệt tình hỗ trợ em trong thời gian qua.
Hà Nội Ngày 20 Tháng 10 Năm 2009 Học viên
Lương Thị Huyền 100 Cao học ĐT1 -0709